Hyperakkumulatoren lagern Metalle ein

Sie pflanzen, die Pflanzen wachsen, werden geerntet und dann verwertet - und zwar doppelt: Aus Wirtschaftlichkeitsgründen werden zum Phytomining Energiepflanzen verwendet, also Pflanzen, die viel Biomasse bilden. Das Pflanzenmaterial wird dann energetisch genutzt. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: Die Pflanzenreste werden getrocknet und in großtechnischen Anlagen verbrannt oder zu Biogas vergoren.

Vorteil dieser Lösung: Durch die energetische Nutzung werden die Zellen aufgeschlossen, um an die darin eingelagerten Rohstoffe zu kommen. Aus den Gärresten oder der Asche gewinnen die Forscher dann Germanium, Neodym und Erbium.

Die Extraktion erwies sich als schwierig

Das habe sich allerdings als recht schwierig erwiesen, erzählt Heilmeier. "Wir haben gedacht, das Germanium liegt schon in verfügbarer Form in der Flüssigkeit vor. Aber es ist doch noch ziemlich stark an organische Substanz gebunden, und davon muss man es herunterbringen. Das erfordert einen deutlichen höheren Aufwand, als wir zu Beginn des Projekts gedacht haben."

In ihrem ersten Phytomining-Projekt Phytogerm beschäftigten sich Heilmeier und Wiche erst einmal mit der Frage, welche Pflanzen überhaupt Germanium aufnehmen. Hyperakkumulatoren heißen die Pflanzen, die in Böden mit hohen Konzentrationen von Metallen wachsen und diese über Wurzeln aufnehmen. Derzeit sind etwa 300 Arten bekannt, die meisten für die Speicherung von Nickel.

Mauer-Steinkraut nimmt Nickel auf

Wie etwa das Mauer-Steinkraut oder Alyssum murale. Es ist als Nutzpflanze kaum geeignet. Doch Bauern in Albanien machen inzwischen gute Geschäfte damit: In einer Region nahe dem Ohridsee sind die Böden von Natur aus so stark mit Schwermetallen belastet, dass sie landwirtschaftlich nicht genutzt werden können. Dort ernten die Bauern inzwischen das Mauer-Steinkraut, verbrennen es und verkaufen die Asche, die bis zu 20 Prozent aus Nickel besteht, für etwa 70 Euro die Tonne. Daraus werden dann Lacke und Farben hergestellt.

Weniger um die Ausbeute als vielmehr darum, Schadstoffe aus dem Boden zu bekommen, geht es Ute Krämer. Die Pflanzenphysiologin von der Ruhr-Universität Bochum experimentiert mit der Hallerschen Schaumkresse (Arabidopsis halleri). Ihr Ziel ist, mit Hilfe dieser Pflanze Böden von Schwermetallen wie Blei, Kadmium und Nickel zu säubern, damit darauf wieder Nutzpflanzen angebaut werden können. Andere Forscher untersuchen, wie sich Böden mit der Hilfe von Sonnenblumen, des Sachalin-Staudenknöterich oder des Baums Pycnandra acuminata, der auf der Pazifik-Inselgruppe Neukaledonien vorkommt, reinigen lassen.

Silizium macht Gräser ungenießbar

Den Freiberger Forschern hingegen geht es um Germanium. Also mussten sie zuerst herausfinden, welche Pflanzen dieses Halbmetall aufnehmen. Bei Versuchen im Gewächshaus und im Freiland zeigte sich, dass Gräser sich dafür eignen. Denen geht es allerdings gar nicht um Germanium.

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Auf der Freilandfläche der TU Freiberg soll Germanium gewonnen werden. (Bild: Oliver Wiche)

Gräser lagern Silizium als Fressschutz ein: Dieses macht Spross und Blätter fest, weshalb sie für Pflanzenfresser nicht gut so genießbar sind wie etwa Kräuter. Der Nachteil ist, dass auch die Bakterien, die die Zellen der Gräser mit Enzymen aufschließen sollen, ihre Mühe damit haben. Das Germanium ist aber chemisch mit dem Silizium verwandt und wird deshalb von der Pflanze mit aufgenommen und eingelagert.

Als vielversprechend hat sich im Projekt Phytogerm das Rohrglanzgras erwiesen. Im Nachfolgeprojekt arbeiten die Freiberger Forscher damit weiter.