罕见植物竟然成了活体镍矿新源地，有望变革采矿业

。但自那以后，小镇竟然成了全球规模最大的镍矿产区之一，其中仅一家公司就占据世界镍供应总量的5%。

2004年，苏拉威西省中部Tadulako大学土壤生物学家兼讲师Tjoa抵达Sorowako小镇时，当地大部分茂密的植被都已遭清理，为了清理出开采面，那里只留下大片贫瘠的土壤与尘土飞扬的道路。

仅有部分灌木和树苗幸存下来。那时的Tjoa希望，能够找到可以适应这种全新富镍环境的稀有植物。在她看来，这将是一种“超级植物”，不仅能够从土壤中吸收高量镍元素，同时也能够将其存储在体内。除了清洁土壤，人们甚至可以直接“开采”这些富镍植物，以获取另外一种金属来源，在不破坏生态环境的前提下保障矿物产出。

Tjoa寻找的植物，被称为「镍超富集体」，人们从每1克干叶中至少能够提取出1000微克镍。

大多数植物都会吸引少量的重金属，以激活体内某些重要的酶，其中，镍正是对植物开花过程至关重要的金属元素。但一旦超量，即使是略微超量，镍也会产生毒性并杀死大多数植物。Tjoa表示，镍超富集体能够将金属结合在细胞壁内或存储在液泡当中，借此实现对过量镍富集的抵抗能力。根据观察，这类植物主要将镍储存在芽、叶、根或汁液当中。

▲ 图：某些镍超富集体能够将大量金属元素储存在汁液当中，因此呈现出鲜艳的绿色或蓝色。图片来源/Antony van der Ent。

一部分亲镍物种，例如原产于意大利的Alyssum murale（十字花科植物），每1克干叶可以吸收高达30000微克的镍。而包括Phyllantus balgoyii在内的部分植物则生长在马来西亚，并凭借着极高的镍含量，令汁液呈现出显著的亮蓝绿色。迄今为止，全球已经记录了约450种亲镍植物。这些植物大多生长在植物多样性较低，且镍储量低于印度尼西亚的国家，例如古巴（130种）、南欧（45种）、新喀里多尼亚（65种）以及马来西亚（24种）。

令人讶异的是，在印度尼西亚这片生物多样性最丰富的土地上，这类植物反而非常稀少，特别是对这个全球镍储量最大的国家而言。那为什么镍超富集体极其罕见？在Tjoa看来，应该是很少有人愿意花时间寻找这类植物的踪迹。

漫长的探索

从Sorowako当地的采矿公司获得许可之后，Tjoa迅速展开探索。四年以来，她只能自费研究，一次又一次前往Sorowako，一次又一次无功而返。

探索进度之所以缓慢，是因为这种植物用肉眼看来其实非常普通，一旦发现可能的富集体，需要通过简单的现场测试，以确定是否是需要的植株。昆士兰大学植物生态学家Antony van der Ent表示，可以用白色的圆形检测纸测试植物中的镍含量（如下图）。“只要将叶子按在纸上，如果镍含量达到一定程度，试纸就会变红。这种测试方法万无一失，易于操作而且速度很快。”

▲ 图片来源/Antony van der Ent

但体内有镍，并不能证明植物就属于镍的超富集体。为了分析镍浓度，研究者还需要将样品带回实验室，进行干燥处理，并使用X射线检查。具体通过X射线的特定能量水平激活镍原子的特征反应。

经过四年的探索，Tjoa终于在2008年发现了两种生长在印度尼西亚本地的镍超富集体：Sarcotheca celebica与Knema matanensis。在实验室中，她发现这两种本地植物都能够在每克干叶中储存1000-5000微克的镍元素。

这仅仅只是开始，Tjoa还希望找到更多。与其他地方发现的亲镍植物相比，这两种植物的镍含量还是太低了。她解释道，“我们希望找到至少能够积累下10000微克镍的植物。”只有高于这一阈值，种植用于矿物提取/植物采矿的植物，才具有经济可行性。

Tjoa的这项植物研究，引起了万隆技术学院地磁学教授Satria Bijakasana的注意。Bijaksana沉迷于苏拉威西岛当地地质学与生态学之间的关系，他很想知道，自己的地磁学专业知识能否帮助他们加快探索速度。

▲ 图：印度尼西亚的森林正好是镍超富集体植物的乐园——这里生物多样性极佳，土壤中又分散着大量的镍元素。图片来源/Antony van der Ent。

由于超富集体植物中的金属含量很高，因此即使是燃烧后余下的灰烬，也仍包含大量金属元素——而其中一些金属具有磁性。已经有大量研究表明，超富集体植物中的镍吸收与铁（一种广为人知的高磁金属）吸收会同时发生。因此，Bijaksana与Tjoa共同设计一项实验，以观察植物积累更多镍时，其磁化率是否也会同步增加。通过比较两种著名的超富集体（Alyssum murale 与 Alyssum corsicum）的灰烬，以及苏拉威西与哈马黑拉岛当地10种本地植物的灰烬，他们发现了令人振奋的结果——其中一种本地植物拥有极高的镍与铁含量。

Bijakasana表示，“我们认为通过磁性表现可以加快研究过程，借此检测出高浓度的镍。”凭借着更低的误报率，他们于2020年5月发表研究结果，从苏拉威西发现了另外两种亲镍植物：Casearia halmaherensis以及一种胡椒品种。二者都能够在1克干叶中累积到2600-2900微克的镍。尽管这项研究仍处于起步阶段，但Bijaksana希望通过这项结果说服人们认真对待印度尼西亚的植物采集业务。

新的采矿方式

镍超富集体的优势在于，它们能够从土壤中收集到存在毒性的残留污染物，同时以富集的形式将其转化为有价值材料——镍就是一种应用广泛的矿物，可用于制造厨房水龙头、电动汽车、电池等多种产品。

而且，从植物中收集镍，相比之下更加简单易行。

昆士兰大学的van der Ent计算出，像Phyllantus balgoyii这样的超富集体每年每公顷可出产120公斤的镍，相当于每公顷产出1754美元的价值。镍的提取过程也相对简单，只需要修剪枝条（即植物中金属浓度最高的部分）并燃烧，而后将镍与灰分进行分离即可。Van der Ent表示，燃烧的过程虽然会释放二氧化碳，但镍超富集体的生长过程中却会消耗二氧化碳并产生氧气，因此总体可维持排放平衡。他表示，“燃烧后释放出的所有碳，都将在几个月内被后续种植的作物再次「捕捉」。”

与传统采矿方式相比，植物采矿具有显著的环境保护优势。在Sorowako，镍通过露天矿场开采获取，借此提取埋藏在红土岩层中的镍。为了获得镍，人们需要打碎岩石，过程中会释放出放射性元素、天然存在的石棉样物质以及金属粉尘。露天采矿还会产生有毒的半液体废料，即尾矿。如果管理不当，砷与含汞尾矿会持续泄露到周边环境当中。从更广泛的角度来看，传统采矿业总体上会产生巨大的碳排放量，其碳排放占2017年全球温室气体排放总量的至少10%。

除了提升镍矿开采的环保水平，这种新方式还有助于恢复已被开采的土地。Tjoa表示，印度尼西亚的大多数矿业公司并不会在废弃的矿场中种植物。更重要的是，即使少数企业进行植物种植，选择的也大都是普通植物、而非亲镍物种。

Van der Ent指出，这种一厢情愿式的植物恢复过程存在问题。他提到，“这类恢复用植物大多属于常见杂草，非常不适合土壤恢复。”在除镍残留并恢复土壤主要养分及健康状态方面，镍超富集体植物的表现更好。他强调，“在完成植物采摘之后，这类土壤还可以种植普通的农作物。”这种方式也将给采矿企业带来经济收益，因为已经难以直接开采的矿物将通过植物再次集中，并按季节进行收割获取。目前，传统镍采矿方法只适用于含镍量至少达到1%的土壤。“而对镍富集体植物而言，即使是镍占比仅为0.1%的土壤，也足以使其茁壮生长。”

自2014年以来，van der Ent一直在马来西亚沙巴进行植物采矿实验。他表示，“我们发现植物采矿确实有效”，适用于那些尚未开采但天然具备高含镍量的土壤。但他同时强调称，这项技术并不能取代露天采矿。印度尼西亚是目前全球最大的镍生产国，去年出口约7300万吨镍，单靠植物采矿很难维持同样的产量。相反，植物采矿可以与传统开采方法并行推进。更重要的是，植物采矿往往不会像传统采矿方法那样带来与当地居民的尖锐矛盾。Van der Ent指出，“我们认为，植物采矿能够为生活在富镍地区的农村社区提供新的耕作选项，甚至成为新的补充性农业形式。”

尽管潜力无限，但Tjoa对于印度尼西亚植物采矿事业的缓慢动态感到沮丧。她表示，“似乎没人关心其中的潜力。”她曾于2009年试图与印尼国有矿业公司PT Aneka Tamang（Antam）沟通，但对方的回应迟缓且左右摇摆。PT公司曾经对Sorowako的Alyssum murale植物适应性进行过田间试验，结果也支持了Tjoa提出的植物敏化研究结论。但之后随着公司重组，合作计划也不了了之。她回忆道，“很遗憾，这事之后再无下文。”

在van der Ent看来，这样的状况充满讽刺。“没有哪个国家，能像印度尼西亚这样拥有巨大的植物采矿潜力。”凭借着非同寻常的植物多样性与地质历史，他深信该国在发现镍超富集体方面拥有巨大潜力。事实上，苏拉威西岛与哈马黑拉岛拥有着世界上最大的超镁铁基岩，其中富含镍元素，总面积达23400公顷（约合234平方公里）。除了镍含量高外，源自该基岩的土壤还支撑着高海拔植物种群。Van der Ent表示，“继续采用传统采矿方法，只会迫使当地居民在镍资源与生物多样性之间二选一。”

▲ 图：如果能够利用稀有植物中的镍元素，电动汽车电池将获得可持续的镍矿来源。图片来源/Antony van der Ent。

研究人员认为，如果不加快速度，很多潜在的超富集体植物可能在被发现前就彻底灭绝。在1990年-2018年之间，苏拉威西岛的森林覆盖率已经下降近19%。Tjoa表示，“我们可能已经永远失去了发现这些植物的机会。”

希望之光

但Tjoa并没有放弃她的探索之路。在苏拉威西岛中部，莫罗瓦利自然保护区的富镍土壤上，仍然坐落着一片原始雨林。这片灰色土壤形成于蛇纹石基岩之上，也是亲镍植物的理想生物环境。Van der Ent指出，“我们在哈马黑拉岛的调查显示，这类土壤上的镍超富集体植物相当常见，但人们还没有在苏拉威西找到类似的植物种群。只有大家团结一致，才能尽早发现它们的踪迹。”

与此同时，一家海外矿业公司表示有兴趣在当地进行植物采矿实验。2017年，美国投资者与她联系，打算在苏拉威西岛面积5000公顷（约合50平方公里）的土地上提供试验资金。Tjoa打算在此次试验中采用来自意大利的镍超富集体植物Alyssum murale。虽然向苏拉威西生态系统中引入外来物种可能存在一定风险，但她希望通过初步试种“说服印度尼西亚政府真正重视植物采矿的可行性。”

Tjoa希望，将植物采矿技术引入每一处矿区，最好能通过法规要求各矿业公司在特许经营区域内保留一部分雨林。植物采矿方法相较于传统方法将产生更少的废料、保护当地生态系统并降低有毒排放量。“这，为采矿业开辟出了前所未有的新道路。”