فیتوماینینگ استخراج فلزات سنگین بوسیله گیاهان
مهندس وب: فیتوماینینگ یک تکنولوژی زیست محیطی نوین است که از گیاهان برای جذب و ذخیره فلزات سنگین مانند مس از خاک یا باطله های معدنی استفاده می نماید.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد توسعه فناوری های مواد و ساخت پیشرفته، این ستاد که در بهمن ماه ۹۴ با هدف ساماندهی و کمک به ارتقای وضعیت تولید، تجاری سازی، توسعه فناوری و زیرساخت های در رابطه با این حوزه در معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش بنیان ریاست جمهوری تشکیل شده است، حالا به جهت دهی، توسعه و پشتیبانی از فناوری های اولویت دار می پردازد و تا حالا ده ها طرح توسعه فناوری از سطوح مختلف آزمایشگاهی تا نیمه صنعتی مورد حمایت ستاد قرار گرفته و نتایج خیلی از این طرح ها در قالب ایجاد شرکت های دانش بنیان و فناور، تجاری سازی شده و برخی نیز در راه جذب سرمایه یا ورود به بازار بین المللی قرار دارند.
این ستاد در تازه ترین گزارش خود به موضوع فیتوماینینگ و بررسی این که آیا می توان از گیاهان برای استخراج مس از باطله معدن استفاده کرد، پرداخته است. فیتوماینینگ، فناوری زیست محیطی نوین است که از گیاهان برای جذب و ذخیره فلزات سنگین مانند مس از خاک یا باطله های معدنی استفاده می نماید. این راه حل سبز خصوصاً برای مناطقی که محتوای فلزات در خاک کم بوده و استخراج به روش های مرسوم قتصادی نیست و یا برای بازسازی زمینهای آلوده به فلزات سنگین، مفیدست.
فیتوماینینگ یا گیاه استخراجی یک تکنولوژی زیست محیطی است که از گیاهان برای استخراج فلزات باارزش مانند مس، نیکل، کبالت، طلا و حتی سرب از خاک استفاده می نماید. این پروسه برمبنای توانایی گیاهان خاصی برای جذب فلزات سنگین از خاک و ذخیره آنها در بافت های خود بنا شده است.
اصول و مکانیسم فیتوماینینگ
فیتوماینینگ برمبنای استفاده از گیاهانی که به آنها بیش انباشت کننده گفته می شود، کار می کند.آنها توانایی جذب مقادیر زیادی فلزات سنگین از خاک دارند. این گیاهان بوسیله ریشه های خود فلزاتی مانند مس را از خاک جذب و در بافت های خود ذخیره می کنند. بعد از رشد کافی، این گیاهان برداشت و به عنوان قسمتی از پروسه استخراج، سوزانده یا به صورت های دیگری فرآوری می شوند تا مس استخراج شده، بازیابی شود. این گیاهان می توانند فلزات سنگینی مانند مس، نیکل، روی و حتی طلا را از خاک جذب کرده و در برگ ها، ساقه ها و ریشه های خود ذخیره کنند.
فرایند فیتوماینینگ بطور کلی به سه مرحله تقسیم می شود که نخست؛ جذب فلزات توسط گیاه که گیاهان بیش انباشت کننده، بوسیله ریشه های خود، فلزات را از خاک جذب می کنند. این گیاهان توانایی جذب غلظت های بالایی از فلزات را دارند و آنها را در بافت های گیاهی (به ویژه برگ ها و ساقه ها) ذخیره می کنند.
دوم؛ رشد و انباشتگی فلزات که پس از آن که گیاه فلز را از خاک جذب کرد، این فلزات در گیاه انباشته می شوند. گیاهان در طول فصل رشد فلزات را جذب کرده و به مرور زمان آنرا در خود ذخیره می کنند.
سوم؛ برداشت و فرآوری، هنگامی که گیاهان به حد کافی فلزات را انباشته کردند، برداشت و بطور معمول سوزانده می شوند. خاکستر باقی مانده بعد از سوزاندن گیاهان غنی از فلزات سنگین است. این خاکستر سپس برای استخراج فلزات با بهره گیری از روش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی تصفیه می شود.
مراحل اجرای فیتوماینینگ
انتخاب گیاه مناسب؛ گیاهان خاصی که توانایی جذب فلزات سنگین از خاک را دارند، به عنوان بیش انباشت کننده شناخته می شوند. هر فلز ممکنست توسط گونه های گیاهی خاصی به خوبی جذب شود. برای مثال: برای استخراج نیکل، گونه هایی از گیاهان خانواده براسیکاسه مناسب هستند. برای استخراج مس، برخی گونه های سرخس و براسیکاها توانایی جذب آنرا دارند.
آماده سازی زمین و کاشت؛ زمینهای آلوده یا دارای محتوای فلزی کم باید باتوجه به شرایط خاک و نیاز گیاه آماده شوند. گیاهان بیش انباشت کننده در این زمین ها کاشته می شوند و آغاز به رشد و جذب فلزات از خاک می کنند.
فرآیند رشد و نظارت؛ گیاهان باید در وضعیت بهینه رشد کنند تا بتوانند فلزات بیشتری را جذب کنند. این مرحله ممکنست چندین فصل بطول بیانجامد و به نوع گیاه و میزان فلز موجود در خاک بستگی دارد.
برداشت و فرآوری گیاهان؛ هنگامی که گیاهان مقدار قابل توجهی فلز را جذب کردند، برداشت می شوند. این گیاهان اغلب سوزانده می شوند و خاکستر باقی مانده که حاوی غلظت بالایی از فلزات است، جمع آوری می شود. سپس فلز از خاکستر بوسیله فرآیندهای شیمیایی یا فیزیکی مانند تصعید یا الکترولیز استخراج می شود.
استخراج و تصفیه فلزات؛ بعد از جمع آوری خاکستر، پروسه تصفیه برای جداسازی فلزات به انجام می رسد. روش های تصفیه ممکنست شامل انحلال خاکستر در اسید و سپس جداسازی فلزات از محلول باشد.
گیاهان بیش انباشت کننده؛ نقشی کلیدی در پروسه فیتوماینینگ ایفا می کنند. این گیاهان بطور طبیعی توانایی جذب مقادیر زیادی فلزات سنگین را دارند که برای دیگر گیاهان مضر است.
مزایا و معایب فیتوماینینگ
یکی از مزایای موجود، دوستدار محیط زیست هستند. فیتوماینینگ بطور مستقیم به محیط زیست لطمه نمی زند و بجای حفاری های سنگین یا استفاده از مواد شیمیایی خطرناک، از گیاهان بهره می گیرد.
بازسازی زمینهای آلوده، دومین مزیت آنست که علاوه بر استخراج فلزات ارزشمند، فیتوماینینگ به پاکسازی خاک های آلوده به فلزات سنگین کمک کرده و موجب بهبود کیفیت خاک و بازیابی محیط زیست می شود.
مناسب بودن برای خاک های کم عیار هم سومین مزیت این شیوه است. در مناطقی که خاک دارای مقادیر کمی فلز است و استخراج سنتی اقتصادی نیست، فیتوماینینگ می تواند راهکاری کارآمد باشد.
ظرفیت درآمدزایی نیز چهارمین مزیت این فناوری به شمار می آید و در زمین هایی که استفاده دیگری ندارند، می توان از فیتوماینینگ برای تولید فلزات و ایجاد درآمد بهره برد.
زمان بر بودن پروسه که جذب فلز توسط گیاهان ممکنست سال ها بطول بیانجامد و بستگی به سرعت رشد گیاه و میزان فلز در خاک دارد از نخستین معایب فیتوماینینگ است و بازدهی پایین در مقایسه با روش های استخراج مرسوم هم از دیگر معایب آن شمرده می شود.
کاربردهای فیتوماینینگ
استخراج فلزات در خاک های کم عیار: فیتوماینینگ خصوصاً در خاک هایی که محتوای فلزی کم دارند، به صرفه است، چونکه استخراج مرسوم در این مناطق اقتصادی نیست.
بازسازی زمینهای آلوده: در مناطقی که خاک ها به سبب کارهای صنعتی یا معدن کاری آلوده به فلزات سنگین هستند، فیتوماینینگ می تواند به کاهش آلودگی کمک نماید.
بازیافت فلزات از باطله های معدنی: از این تکنیک می توان برای استخراج فلزات باقی مانده در باطله های معدنی که بصورت مرسوم قابل بازیابی نیستند، بهره برد.
کاهش اثرات زیست محیطی معدن کاری: استفاده از فیتوماینینگ می تواند به کاهش تخریب محیط زیست و بهبود پایداری منابع معدنی کمک نماید.
آینده فیتوماینینگ
فیتوماینینگ به عنوان یک روش نوین در استخراج فلزات درحال توسعه است و با پیشرفت های علمی در حوزه ژنتیک گیاهی و زیست فناوری، احتمال بهبود راندمان آن وجود دارد. دانشمندان درحال مطالعه روی اصلاح ژنتیکی گیاهان برای بهبود توانایی آنها در جذب فلزات هستند.
به علاوه، این فناوری به سبب نیازهای کمتر انرژی و هزینه های پایین تر نسبت به روش های سنتی استخراج، می تواند در آینده ای نزدیک به عنوان یک روش جایگزین پایدار و اقتصادی برای معدن کاری در سطح جهانی پذیرفته شود.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب