นักสำรวจพบพืชหายากที่สามารถ ‘ขุด’ นิกเกิลจำนวนมากออกมาจากดินได้ในป่าอินโดนีเซีย – ฟังแล้วอาจจะงงว่ามันเป็นไปได้อย่างไร พืชจะสามารถขุดได้ด้วยหรือ แล้วขุดได้แล้วมันสำคัญอย่างไร มาทางนี้เราจะอธิบายให้ฟังกัน
ความสัมพันธ์น่าฉงนระหว่างนิกเกิลกับพืชชั้นยอด
นิกเกิล คือ โลหะชนิดหนึ่ง มีความมันวาว มีสีขาวออกเงิน มีความแข็งแรง สามารถนำมาตีเป็นแผ่น และขึ้นรูปในอุณหภูมิต่ำได้ดี มีความทนทานต่อการผุกร่อนได้ดีมาก ทั้งยังเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีด้วย มันจึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ตั้งแต่ก๊อกในครัว เครื่องมือผ่าตัด ไปจนถึงแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า โดยปกติแร่ชนิดนี้ไม่จัดว่าอันตราย แต่หากสูดดมฝุ่นและไอระเหยของนิกเกิลเป็นปริมาณมาก จะทำให้เกิดอาการระคายเคือง นำไปสู่การป่วยเป็นมะเร็งปอดได้ และหากปล่อยให้แร่โลหะนี้อยู่บนพื้นดิน มันก็สามารถคร่าสิ่งมีชีวิตที่ดูดซึมธาตุชนิดนี้เข้าไปในปริมาณมากได้เช่นกัน
สำหรับแหล่งผลิตหรือเหมืองขุดนิกเกิลนั้นมีหลายแห่ง แต่พื้นที่ที่เป็นประเด็นเกี่ยวข้องกับการใช้พืชทำเหมืองที่เราจะพูดถึงนี้คือ โซโรวาโกะ (Sorowako) พื้นที่ใจกลางเกาะสุลาเวสีของอินโดนีเซีย
โซโรวาโกะเคยเป็นที่อยู่อาศัยของพืชพันธุ์นานาชนิดซึ่งส่วนใหญ่ไม่พบที่อื่น แต่แล้วเมืองเล็ก ๆ แห่งนี้ก็กลายเป็นศูนย์กลางของพื้นที่การขุดนิกเกิลที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในโลก แม้จะมีแค่บริษัทเดียวที่สกัดนิกเกิลจากที่แห่งนี้ แต่นิกเกิลที่ได้มีปริมาณถึง 5% ของนิกเกิลที่ขุดได้ทั่วโลก
Credit : Google Map
เมื่อ อัยเยน โทจอา (Aiyen Tjoa) นักชีววิทยาด้านดินและอาจารย์ประจำมหาวิทยาลัยทาดูลาโก (Tadulako University) ใน ใจกลางเมื่อสุลาเวสีเตงกะห์ (Central Sulawesi) เดินทางมาสำรวจเมืองเหมืองแร่ขนาดเล็กในโซโรวาโกะ เมื่อปี 2004 พืชที่เขียวชอุ่มส่วนใหญ่ก็ถูกกวาดล้างเพื่อทำเหมือง และทิ้งไว้ให้เป็นดินแห้งแล้งและถนนที่เต็มไปด้วยฝุ่นแล้ว
เธอค้นหาพืชที่เหลือรอดอยู่เพียงน้อยนิด และให้เหตุผลว่า พืชที่ปรับตัวได้ดีกับสภาพแวดล้อมใหม่ที่อุดมด้วยนิกเกิลนี้อาจเป็น ‘พืชชั้นยอด (Super plants)’ เนื่องจากสามารถซึมซับนิกเกิลจากดินและกักเก็บไว้ในปริมาณที่สูงจนน่าตกใจได้
พืชที่โทจอากำลังค้นหาในช่วงเวลานั้นเรียกว่า นิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคิวมูเลเตอร์ (Nickel hyper-accumulators) แปลเป็นไทยได้ประมาณว่า ตัวสะสมหรือกักเก็บนิกเกิลปริมาณมาก ซึ่งปริมาณมากที่ว่า คือพืชหายากที่มีนิกเกิลอย่างน้อย 1,000 ไมโครกรัมต่อใบแห้ง 1 กรัม
นิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคูเลเตอร์ = นักขุดแร่ผู้ชะล้างพิษในดิน
โทจอาอธิบายว่า พืชส่วนใหญ่ใช้โลหะหนักจำนวนน้อยนิด เพื่อกระตุ้นเอนไซม์ที่สำคัญบางชนิด นิกเกิลนั้นเป็นสิ่งจำเป็นที่ช่วยกระตุ้นกระบวนการออกดอกของพืช โดยมากนิกเกิลที่มากเกินไปจะเป็นพิษและฆ่าพืชส่วนใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม พืชประเภทนิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคิวมูเลเตอร์ได้พัฒนาความสามารถในการทนต่อส่วนเกินของนิกเกิลนี้ด้วยการเก็บโลหะไว้ในผนังเซลล์หรือเก็บไว้ในแวคิวโอล (Vacuoles) ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่จัดเก็บภายในเซลล์ และโดยส่วนใหญ่แล้ว พืชจะเก็บนิกเกิลไว้ในยอด ใบ ราก หรือน้ำหล่อเลี้ยงในเนื้อเยื่อของต้นไม้
ความสวยงามและน่าทึ่งของนิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคูเลเตอร์คือ มันสามารถรวบรวมนิกเกิล ซึ่งเป็นทั้งพิษและวัสดุที่มีค่าได้ในขณะเดียวกัน เพราะนอกจากการทำความสะอาดดินให้ปราศจากโลหะปนเปื้อน พืชที่อุดมด้วยนิกเกิลเหล่านี้อาจเป็นแหล่งโลหะทางเลือก ช่วยให้เราสามารถได้มาซึ่งนิกเกิลโดยไม่ทำลายระบบนิเวศด้วย
ปัจจุบัน มีพืชนักสะสมนิกเกิลที่บันทึกไว้ประมาณ 450 ชนิดทั่วโลก พืชเหล่านี้ส่วนใหญ่เติบโตในประเทศที่มีความหลากหลายของพืชน้อยและมีปริมาณนิกเกิลต่ำกว่าอินโดนีเซีย เช่น Alyssum murale ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในอิตาลี สามารถสะสมนิกเกิลได้ถึง 30,000 ไมโครกรัมต่อใบแห้ง 1 กรัม บางชนิด เช่น Phyllantus balgoyii ที่พบในมาเลเซีย มีปริมาณนิกเกิลสูง น้ำหล่อเลี้ยงของพวกมันเป็นสีเขียวอมฟ้าโดดเด่นสะดุดตา
น่าแปลกที่มีการพบพืชเหล่านี้เพียงไม่กี่ชนิดในอินโดนีเซีย ซึ่งเป็นหนึ่งในภูมิภาคที่มีความหลากหลายทางชีวภาพมากที่สุดในโลกและยังพื้นที่มีนิกเกิลปริมาณที่สุดในโลกด้วย
“มันเป็นไปได้ว่าผู้คนใช้เวลามองหาพวกมันน้อยมากนั่นเอง” โทจอากล่าว
(อ่านต่อหน้า 2 คลิกเลย)
การค้นหาอันยาวนาน
เมื่อโทจอาได้รับใบอนุญาตจากบริษัทเหมืองแร่ที่ถือสัมปทานในโซโรวาโกะ เธอก็รีบเข้าไปสำรวจพื้นที่และใช้เวลา 4 ปีหลังจากนั้น กลับมาที่โซโรวาโกะครั้งแล้วครั้งเล่าแต่ก็ยังไม่พบอะไร
สาเหตุส่วนหนึ่งที่ทำให้เธอยังค้นไม่พบเสียที นั่นก็เพราะพืชชนิดนี้ดูค่อนข้างธรรมดา บวกกับเมื่อพบพืชที่ดูน่าสงสัยจำต้องทดสอบพวกมันก่อน แอนโทนี แวน เดอร์ เอนต์ (Antony van der Ent) นักนิเวศวิทยาด้านพืชจากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ ผู้ศึกษานิกเกิลไฮเปอร์แอคคิวมูเลเตอร์อธิบายว่า ต้องใช้ ‘กระดาษวงกลมสีขาว’ ที่ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อตรวจหานิกเกิล “กระดาษจะเปลี่ยนเป็นสีชมพูทันทีเมื่อกดทับใบไม้ เป็นการทดสอบพื้น ๆ ที่ทำได้ง่ายและรวดเร็ว”
แต่แค่มีนิกเกิลอยู่ไม่ได้หมายความว่าพืชนั้นเป็นตัวสะสมที่เธอตามหา มันต้องผ่านวิเคราะห์มีความเข้มข้นของนิกเกิลสูงในปริมาณที่ใช่ ทำให้เธอต้องนำกลีบตัวอย่างพืชกลับไปวิเคราะห์ที่ห้องปฏิบัติการด้วย โดยต้องทำให้พืชนั้นแห้งและใช้รังสีเอ็กซ์ตรวจสอบ เมื่อยิงลำแสงเอ็กซ์เรย์ไปที่ตัวอย่างที่มีนิกเกิลปริมาณสูง มันจะทำปฏิกิริยาด้วยการปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของอะตอมนิกเกิลออกมา
ในที่สุด เมื่อปี 2008 โทจอาก็ค้นพบพืชพื้นเมือง 2 ชนิดที่สะสมนิกเกิลในปริมาณสูง พวกมันมีชื่อว่า Sarcotheca celebica และ Knema matanensis ในห้องทดลอง เธอพบว่า ใบไม้แห้งของพืชพื้นเมืองทั้งสองชนิดนี้สามารถกักเก็บนิกเกิลได้ถึง 1,000 – 5,000 ไมโครกรัมต่อกรัม
การตามล่าสุดยอดพืชผู้สะสมนิกเกิล
ทว่า นี่เป็นเพียงการเริ่มต้น โทจอายังหวังว่าจะมีอะไรมากกว่านี้ เมื่อเทียบกับพืชที่มีนิกเกิลปริมาณมากที่พบในที่อื่น พืชทั้งสองชนิดนี้ยังถือว่าสามารถสะสมนิกเกิลได้ในระดับปานกลาง “เรากำลังมองหาพืชที่สามารถสะสมได้อย่างน้อย 10,000 ไมโครกรัมต่อกรัม” เธอกล่าว ซึ่งเกณฑ์ดังกล่าว จะทำให้การเพาะปลูกพืชเพื่อการสกัดแร่ธาตุหรือ ‘phytomining’ เป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ
ซาเทรีย บิจักซานา (Satria Bijaksana) ศาสตราจารย์ด้านแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถาบันเทคโนโลยีบันดุง (Bandung Institute of Technology) สนใจการวิจัยของโทจอาเป็นอย่างยิ่ง เขาสงสัยว่า ความเชี่ยวชาญด้านแม่เหล็กของตัวเองจะช่วยเร่งการค้นหาได้หรือไม่
เนื่องจากนิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคูมูเลเตอร์มีโลหะในปริมาณที่สูงมาก ดังนั้นเมื่อขี้เถ้าถูกเผาแล้วโลหะเหล่านี้บางส่วนก็จะกลายเป็นแม่เหล็ก การศึกษาจำนวนหนึ่งแสดงให้เห็นว่าการดูดซึมนิกเกิลในพืชที่มีตัวสะสมมากเกิน ไป เกิดขึ้นพร้อมกันกับการดูดซึมเหล็กซึ่งเป็นโลหะที่มีแม่เหล็กสูง เขาจึงร่วมกับโทจอาออกแบบการทดลอง เพื่อดูว่าค่าสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงหรือไม่เมื่อพืชสะสมนิกเกิลมากขึ้น
จากการเปรียบเทียบขี้เถ้าจากพืชที่เป็นนิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคูเลเตอร์ที่รู้จักกันดี 2 ชนิด (Alyssum murale และ Alyssum corsicum) กับพืชพื้นเมือง 10 ชนิดในสุลาเวสีและฮัลมาเฮรา พวกเขาพบว่า มีพืชพื้นเมืองชนิดหนึ่งที่มีทั้งธาตุเหล็กและนิกเกิลสูง
“เราคิดว่าการใช้แม่เหล็กสามารถเร่งกระบวนการค้นหาพืชดังกล่าวได้ เนื่องจากมันตรวจพบเฉพาะพืชที่มีนิกเกิลความเข้มข้นสูงเท่านั้น” บิจักซานากล่าว
การศึกษาของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคม 2020 ระบุพืชที่รักนิกเกิลเพิ่มอีกสองชนิดจากสุลาเวสี ได้แก่ Casearia halmaherensis และพริกไทยชนิดหนึ่ง พืชทั้งสองนี้สามารถสะสมนิกเกิล 2,600-2,900 ไมโครกรัมในใบแห้ง 1 กรัม โดยบิจักซานาหวังว่าผลงานนี้จะสามารถโน้มน้าวให้ผู้คนหันมาใช้ การสกัดแร่ธาตุจากพืชหรือ phytomining อย่างจริงจังในอินโดนีเซียได้
(อ่านต่อหน้า 3 คลิกเลย)
‘Phytomining’ วิถีใหม่ทำเหมืองด้วยพืช!
แวน เดอร์ เอนต์คำนวณว่า พืชที่เป็นนิกเกิลไฮเปอร์ – แอคคูเลเตอร์ เช่น Phyllantus balgoyii สามารถผลิตนิกเกิลได้ประมาณ 120 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ทุกปี (1 เฮกตาร์ เท่ากับ 6.25 ไร่) นั่นแปลว่ามีมูลค่าตลาดประมาณ 1,754 ดอลลาร์ หรือคิดเป็นเงินไทยคือประมาณ 55,000 บาท ต่อเฮกตาร์
อย่างไรก็ตาม การสกัดนิกเกิลนั้นต้องผ่านกระบวนการเผา ซึ่งเท่ากับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แต่แวน เดอร์ เอนต์ อธิบายว่า การเพาะปลูกพืชดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง จะช่วยให้เราได้ค่าคาร์บอนที่เป็นกลาง “ พืชที่ปลูกใหม่ในอีกไม่กี่เดือนจะช่วย ‘จับ’ คาร์บอนที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ทั้งหมดได้”
Phytomining มีข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมอย่างมาก เมื่อเทียบกับรูปแบบการขุดแบบดั้งเดิมในโซโรวาโกะ ซึ่งต้องขุดเหมืองเพื่อเข้าถึงนิกเกิลที่ฝังอยู่ในหินศิลาแลง หินจะต้องถูกบดทำให้เกิดการปล่อยองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสี สารคล้ายแร่ใยหินที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และฝุ่นโลหะ ทั้งยังทำให้เกิดของเสียกึ่งของเหลวที่เป็นพิษที่เรียกว่าหางแร่ ซึ่งหากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม สิ่งเหล่านี้อาจรั่วไหลออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบได้ โดยในปี 2017 มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกระบวนการขุดหาแร่แบบดั้งเดิมนี้ถึง 10% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก
หากใช้พืชประเภทนี้ปลูกบริเวณที่ขุดแร่ นอกจากบริษัทผู้ดูแลพื้นที่จะได้ประโยชน์จากการสกัดแร่จากพืชแล้ว เมื่อพืชดูดซึมแร่ธาตุอันตรายจากพื้นดินได้จนหมด ในที่สุด ก็จะสามารถปลูกพืชปกติบนดินเหล่านี้ได้ตามเดิมด้วย
แวน เดอร์ เอนต์ ได้ทดลองภาคสนามในรัฐซาบาห์ ประเทศมาเลเซีย ตั้งแต่ปี 2014 และพบว่า phytomining ได้ผล และยังสามารถนำวิธีนี้ไปใช้ในดินที่มีนิกเกิลในระดับสูงตามธรรมชาติได้ด้วย อย่างไรก็ตาม แวน เดอร์ เอนต์เน้นย้ำว่าเทคโนโลยีนี้ไม่ได้มุ่งเป้าไปที่การแทนที่การขุดแบบเปิด เนื่องจากอินโดนีเซียเป็นผู้ผลิตนิกเกิลรายใหญ่ที่สุดในโลก จึงน่าจะใช้วิธีนี้ควบคู่ไปกับการทำเหมืองมากกว่า
“เราคาดว่า นี่จะเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกในการทำเกษตรกรรมของเกษตรกรรายย่อยในชุมชนชนบท”
แม้จะมีศักยภาพ แต่โทจอาก็รู้สึกท้อแท้กับการพัฒนา phytomining ในอินโดนีเซีย เนื่องจากดูเหมือนจะไม่มีใครให้ความสนใจกับศักยภาพนี้เท่าใดนัก และบริษัทที่เคยสนับสนุนเธอในการสำรวจโซโรวาโกะก็กำลังปรับโครงสร้างจึงไม่มีการทำงานร่วมกันตั้งแต่นั้น
นักวิจัยเชื่อว่า ก่อนหน้านี้อาจมีพืชที่สะสมนิกเกิลที่มีศักยภาพจำนวนมาก แต่เพราะระหว่างปี 1990 ถึง 2018 สุลาเวสีสูญเสียพื้นที่ป่าเกือบ 19% ซึ่งพืชเหล่านี้บางส่วนก็อาจจะสูญหายไปด้วย “เราสูญเสียโอกาสครั้งใหญ่ในการค้นหาพืชเหล่านี้” โทจอากล่าว
ความหวังยังไม่สิ้นสุด
แม้จะดูเหมือนท้อแท้แต่โทจอาและแวน เดอร์ เอนต์ยังคงค้นหาพืชประเภทนี้ต่อไป ในปี 2017 โทจอาได้รับการติดต่อจากนักลงทุนในสหรัฐอเมริกาซึ่งตั้งใจจะทดลองใช้พื้นที่ 5,000 เฮกตาร์ ในสุลาเวสี สำหรับโครงการ phytomining โทจอาจำต้องใช้ Alyssum murale เป็นโรงงานผลิตนิกเกิล ซึ่งเป็นนิกเกิลไฮเปอร์แรคคิวมูเลเตอร์จากอิตาลี แม้อาจไม่เหมาะที่จะใช้สิ่งมีชีวิตต่างถิ่นในระบบนิเวศของสุลาเวสี แต่อย่างน้อยก็อาจจะใช้โน้มน้าวรัฐบาลอินโดนีเซียได้
โทจอาหวังว่า phytomining จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของทุกพื้นที่ขุด โดยบริษัทต่าง ๆ จำเป็นต้องสงวนพื้นที่ป่าฝนไว้ส่วนหนึ่งในพื้นที่สัมปทานของตน การใช้พืชแทนที่จะใช้เครื่องจักรกลหนักในการขุดจะสร้างขยะทั้งที่มีพิษและไม่มีพิษน้อยลง รวมทั้งรักษาระบบนิเวศด้วย “และนั่นจะเป็นสิ่งที่พิเศษมาก ๆ ค่ะ” เธอกล่าวทิ้งท้าย
ช่างน่าทึ่งและเป็นไอเดียที่เยี่ยมเสียจริง หวังว่าโครงการของเธอจะสำเร็จในไม่ช้า นอกจากพืชที่สะสมนิกเกิลแล้ว ก็มีพืชที่สามารถสะสมสารอื่น ๆ ช่วยฟิ้นฟูระบบนิเวศอยู่อีกหลายชนิดแน่ ๆ หากเราสามารถทำเหมืองแบบนี้ได้ก็คงจะดีไม่น้อยเลย
อ้างอิง
พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส