最赚钱的矿，可能不用挖了

随着全球科技竞争与能源转型加速，稀土资源的重要性正迅速攀升，但传统金属采矿往往对环境造成严重破坏，通常涉及大规模砍伐森林，也会产生有毒尾矿与废弃物，可能渗入环境，危害人类与野生动物。由于加工过程高度耗能，也常伴随大量温室气体排放。利用植物萃取土壤金属的“植物采矿”（Phytomining）概念由于对环境更加友善，越来越被学界重视，尽管目前还没有任何植物采矿技术实现商业化，但前景可期。

在阿尔巴尼亚北部的一片田地上，农民正穿梭于一排排黄芥菜间进行作业，而他们收获的作物并非这些植物，而是重金属“镍”，这种种植的作物，是目前学界已知的721种“超累积植物”（Hyperaccumulator）之一。

科学界把能吸收土壤中一种或多种重金属的植物，称为超累积植物，它们演化出将这些重金属储存在茎、叶或汁液中的能力，这是一种带有毒性的防御机制，用来对抗掠食者与病原体；但对植物本身而言，这些金属并不会造成伤害。

而阿尔巴尼亚这片田地土壤中的镍含量过高，不适合种植粮食作物；但同时又不足以支撑传统矿场开采。根据新创公司Metalplant共同创办人马茨纳（Eric Matzner）的说法，这正是植物采矿的理想条件。该公司在特罗波耶（Tropoje）附近经营一块10公顷的试验农地。

报道提到，齿丝荠属（Odontarrhena）植物会吸收并储存金属，当植物被收割并干燥后，其干重中约有2%是镍。 Metalplant将植物研磨并焚烧，留下灰烬浓缩物，也就是所谓的“生物矿石（bio-ore）”。这些灰烬会经过清洗，并利用硫酸转化为液体，再经过过滤与结晶，制成硫酸镍，这是一种需求极高的原料，广泛用于大型电池，例如电动车电池。

龙莓草可提取稀土金属

无独有偶，另据《Gizmodo》报道，北卡罗莱纳州立大学（NC State）生物化学家多尔蒂（Colleen Doherty）的研究团队，也宣布了一项新的技术，使得从北美洲常见的原生植物“美洲商陆”（Phytolacca americana，又称龙莓草）中提取稀土金属成为可能。

多尔蒂的团队将美洲商陆种植于酸性矿山排水污泥中，这是一种常见且通常富含重金属的废弃物，为了让植物采矿技术最佳化，团队使用萤光光谱技术（fluorescence spectroscopy），比传统方法更温和测量这些植物体内稀土物质的浓度。

而传统测量方法“电感耦合电浆质谱”（inductively coupled plasma mass spectroscopy）需将植物样本烧成灰烬。多尔蒂表示：“新方法非常快速，且不会破坏植物，使我们能重复测试同株植物。”这种非破坏性的持续监测，有助稀土元素浓度达最佳状态时采收植物。

科学家最早在1980年代开始使用超累积植物，来清理受到矿场或冶炼厂污染的土壤。但直到1990年代，科学家才开始思考：如果把植物吸收的这些贵重金属加以利用会怎样？这个概念被称为“植物采矿”（Phytomining）。

据《bioGraphic》报道，截至目前为止，大多数植物采矿都集中在镍上，在已知的721种超累积植物中，有超过500种能够吸收镍。对这些植物而言，这与所有复杂的演化特征一样，为了生存。

最新研究使从北美洲常见的原生植物“美洲商陆”中提取稀土金属成为可能。 （图撷取自Wikipedia）

蛇纹岩土壤富含金属镍

全球各地因地质组成不同，部分土壤富含镍，例如由蛇纹岩（Serpentine）或超基性岩（Ultramafic Rock）构成的土壤，而对大多数植物来说，高浓度的镍具有致命性；但超累积植物已演化出将金属吸收进自身组织的能力，使原本有毒的土壤反而成为生长优势。一些科学家认为，这些植物体内高浓度的镍，甚至有助于抵御病原体与昆虫啃食。

美国能源部旗下的高等研究计划署能源部门（ARPA-E）2024年宣布，将在未来数年内提供总额990万美元的7项补助，推动镍植物采矿技术的发展，目标是从美国本土供应镍。这些潜在来源包括加州与奥勒冈州广泛分布的蛇纹岩土壤，以及宾州与马里兰州交界地区，总面积超过4万平方公里。

其中一项ARPA-E补助提供给包含密歇根理工大学植物生物学家达塔（Rupali Datta）在内的研究团队，达塔与合作伙伴正研究土壤化学和微生物，并最佳化多种已知超累积植物，以及香根草（Chrysopogon zizanioides）植物采矿潜力中的角色。香根草是一种生长快速的植物，达塔过去曾将其用于清除铅污染。

钴、铊与硒也是植物采矿重点

另一方面，总部位于特拉华州的公司Metalplant，正与位于康乃狄克州的生技公司Verinomics合作，利用补助进行齿丝荠（Odontarrhena chalcidica）的基因改造。 Metalplant目前已在齿丝荠的原生地阿尔巴尼亚成功用于镍采矿，但Metalplant希望进一步最佳化其吸收镍的能力，并避免其在北美种植时成为入侵物种。

报道提到，除了镍之外，植物采矿在回收其他矿物方面也展现潜力，特别是钴、铊与硒，甚至可能应用于稀土元素的提取，若植物采矿能开辟取得稀土的新途径，协助矿业企业衡量并降低环境影响的顾问公司Minviro的地球化学家布里奇斯（Lydia Bridges）表示：“那将是非常惊人的突破。”

传统金属采矿往往对环境造成严重破坏，利用植物开采稀土，将是迈向关键矿物安全、同时兼顾永续性的重要一步。（欧新社）

尽管植物采矿直到目前都尚未有商业化案例，但已有多家植物采矿新创公司开始商业化运作，科学家也已辨识出少数天然具备稀土累积能力的超累积植物。布里奇斯指出，利用植物开采稀土，将是迈向关键矿物安全、同时兼顾永续性的重要一步。但她也提醒需要留意环境负担转移的问题。换句话说，尽管植物采矿是一项令人期待的创新，但无论是针对稀土或其他金属，都不能被视为万灵丹。

荷兰瓦赫宁根大学（University of Wageningen）的植物生物学家范德恩特（Antony van der Ent）指出，大规模种植超累积植物，将带来与其他工业化作物相同的环境问题，包括农药与肥料流失、水资源过度使用，以及单一物种种植对在地生物多样性的破坏。范德恩特补充指出，建立从大量植物生物质中提取金属的基础设施，是“植物采矿面临的最大挑战”。