Oprensning af tungmetalforurenet jord

4 Phyto-oprensning

4.1 Teknisk beskrivelse
4.2 Status
4.3 Rensningseffektiviteter
4.4 Omkostninger
4.5 Sammenfatning
4.6 Referencer

4.1 Teknisk beskrivelse

Ved oprensning af metalforurenet jord ved hjælp af planter, phyto-oprensning, udnyttes planternes evne til at ekstrahere, optage, akkumulere og evt. uskadeliggøre diverse stoffer (samt vand) fra jorden. Jorden renses således ved at metallernes mobilitet øges via udskillelsen af enzymer fra planterødderne, dernæst fjernes de opløste metaller via rodoptag og translokation til de øvre plantedele. Ved høst af planten kan metallerne endeligt fjernes helt fra jordmiljøet.

Alle planter kan optage og akkumulere de metaller, der er essentielle for plantens vækst, men visse planter kan også optage og tolerere metaller, som ingen vækstmæssig betydning har, eller som findes i koncentrationer, der normalt ville være toksisk for plantevæksten. Sådanne planter har som oftest udviklet sig på naturligt stærkt metalholdige jorde og et kendskab til dem har i mange år været anvendt i forbindelse med søgning efter malmholdige områder. På denne måde er der opstået et kendskab til planter, som kan akkumulere op til 3% metal i planten (målt som tørstof) eller op til 25 % i plantesaften (målt som tørstof) uden tegn på skader. Sådanne planter er fundet over hele verden, se tabel 4.1.

En lang række mekanismer har betydning for den samlede proces:

Siden 1970'erne har de mekanismer, som styrer planternes evne til at optage og tolerere meget høje metalkoncentrationer, været undersøgt. Det drejer sig f.eks. om indbygning af zink i plantens cellevægge, chelatering af nikkel med citrat, chelatering af nikkel, zink og kobolt med æblesyre, associering af nikkel med pektin og associering af zink med phytlochelatin.

Anvendelsen af planter som ekstraktions- eller stabiliseringsmedium er først foreslået i forbindelse med: oprensning af spildevand i rodzone anlæg, »biominedrift« for ædelmetaller og ved revegetation af gamle mineområder. Først i de senere år har man fået øje på planternes mulighed med hensyn til oprensning af forurenet jord (og grundvand). I sagens natur er phyto-oprensning primært rettet mod en in situ oprensning af forurenet jord.

Phyto-oprensning af uorganiske stoffer (herunder metaller) opdeles ofte i:

Rhizofiltrering er som sagt primært en vandrensningsmetode og vil ikke blive specifikt omtalt her. Metoden er i forhold til phytoekstraktion og phytostabilisering en relativt udviklet og afprøvet teknik. Metoden har dog overvejende været anvendt til oprensning af organiske forureninger.

Phytostabilisering

Ved phytostabilisering anvendes planterne til at begrænse metallernes mobilitet og biotilgængelighed, se en skematisk gengivelse i fig. 4.1. Ideelt set bør phytostabiliserende planter kunne tolerere høje metalkoncentrationer samtidigt med at de immobiliserer metallerne i jorden via udfældning, kompleksering, sorption til rodoverflader eller ændring af metallernes valens. Endvidere bør de heller ikke optage og akkumulere metallerne i noget væsentligt omfang. Beplantning for at hindre erosion og nedsivning kan tillige opfattes som en slags phytostabilisering.

Figur 4.1
Phytostabilisering af metalforurenet jord (efter Cunningham et al, 1995).

Phytoekstraktion

Phytoekstraktion benytter sig af hyperakkumulerende planter til at optage metaller og opkoncentrere dem i planterne, helst efter en translokering af metallerne fra rødderne til de overjordiske plantedele, se en skematisk gengivelse i fig. 4.2. Herefter kan disse plantedele høstes, hvorved metallet fjernes fra arealet. Tørrede eller komposterede plantedele eller planteaske kan efterfølgende deponeres, hvor mængden vil være væsentligt reduceret. Det er målet at kunne genanvende planteresterne som »biomalm« i en metaloparbejdningsproces.

Man kalder en plante for hyperakkumulerende, hvis den i bladene indeholder mere end 1 vægt-% Zn eller Mn på tørstofbasis eller mere end 0,l vægt-% Co, Cr, Cu eller Ni.

Der har været arbejdet med at anvende både træer, græsser og vilde urter samt nytteplanter til phytoekstrahering. Træer har den fordel, at de udvikler en stor biomasse og dermed et stort samlet optag. Til gengæld er vækstperioden lang, og bladfald kan medføre en borttransport af metal eller en tilbagetransport til jorden på vækststedet. Græsser (og ikke mindst en række vildtvoksende urter) er relativt gode metalakkumulatorer, men biomasseproduktionen er til gengæld ret lav. Der har i mange år været forsket i nytteplanters metaloptag af hensyn til den mulige fødekædebelastning. Denne viden kan nu anvendes til at vurdere planternes mulige egenskaber til jordoprensning. Fordelen ved nytteplanter er, at de har en relativt høj biomasseproduktion og en forholdsvis kort vækstsæson. Endvidere er dyrknings- og høstværktøjerne veludviklede, og planterne forholdsvis genetisk stabile.

Figur 4.2
Phytoekstraktion af metalforurenet jord (efter Cunningham et al, 1995).

Forskning i de mekanismer, der har betydning for phytoekstraktionen, har vist, at planterne for at mobilisere metallerne i jorden, således at de kan optages, udskiller metal-chelaterende stoffer (phytosiderophorer), f.eks. visse organiske syrer. Phytochelatiner og metalthioniner i planterne (som også har betydning for planternes metaltolerance, se senere) kan muligvis også fungere som sidorophorer.

Visse planter (f.eks. ærter) kan også udskille enzymer, som kan reducere visse metaller til mere optagelige valensformer. Endelig kan planterødder udskille protoner, hvorved jordens pH reduceres, hvilket via desorption af visse metaller fra jorden igen kan øge optaget af disse metaller. Disse processer kan også udføres af svampe eller bakterier i rhizosfæren.

Translokeringen af metal fra roden til plantens øvrige dele vurderes på baggrund af den nuværende forskning igen at være afhængig af dannelsen af visse opløselige metal-chelater, f.eks. citrat for Cd's vedkommende. Planter, der er gode til at danne sådanne chelater, er således gode hyperakkumulatorer.

Når først metallet findes i det øvre plantevæv skal det gøres ugiftigt for planten. For zinks vedkommende ved man, at dette kan ske ved akkumulation i vakuolerne eller ved udfældning som zinkphytat. Nogle forskere (Salt, 1996) mener:

Andre forskere (f.eks. Chaney et al, 1997) mener dog, at tolerancen i planten mere er knyttet til isolering i vakuolerne, hvortil metallet transporteres ved hjælp af forskellige organiske syrer, f.eks. citrat.

Modifikationer

Phytoekstraktions virkningsgrad afhænger væsentligt af metallernes tilgængelighed i jorden. Af den samlede metalkoncentration i jorden vil typisk kun en mindre del være umiddelbart tilgængelig for planteoptag. Der arbejdes en del med at forøge metallernes plantetilgængelighed i jorden i sammenhæng med phytoekstraktions-processen. Forsøg har været udført med tilsætning af chelateringsmidler til jorden enten inden behandlingen eller opløst i det tilførte vand eller gødning.

4.2 Status

Arbejdet med phyto-oprensning har ud over opsøgningen af hyperakkumulerende planter primært foregået på laboratorieniveau indtil nu. Der er dog gennemført forsøg i pilotskala og større demonstrationsprojekter er igangsat (dette arbejde drejer sig dog hovedsagelig om oprensning af organiske forureninger). Der kører ét projekt under US EPA's SITE program, men dette projekt vedrører også oprensning af organiske forureninger.

Som nævnt under den tekniske beskrivelse er arbejdet omkring phyto-oprensning startet som en udløber af arbejdet med lokalisering af malmområder på baggrund af vegetationen. En af de grupper som har startet arbejdet med at identificere hyperakkumulerende planter er en gruppe omkring Dr. Allan J. M. Baker fra University of Sheffield i England og Dr. Roger D. Reeves fra Massey University i New Zealand. De har identificeret planter, der hyperakkumulerer Cd, Pb, Ni, Co, Cu, Se, Cr og Mn i malmrige områder i især Europa, Australien, Sydamerika og Afrika (f.eks. Reeves et al, 1995).

Endvidere har denne gruppe kørt en række forsøg i samarbejde med forsøgsstationen i Rothamstead, England, hvor man i en lang årrække har undersøgt effekten af tilførsel af metalholdigt slam til landbrugsjord. Her har man således også arbejdet med hyperakkumulerende planters evne til at optage metaller fra disse jorde (se bl.a. McGrath, 1996).

En anden pionergruppe inden for arbejdet med phytoekstraktion af metaller er en gruppe omkring Dr. Rufus Chaney ved det amerikanske landbrugsministeriums forsøgsstation i Beltsville, Maryland i samarbejde med University of Maryland. Her har man især arbejdet med forsøg med phytoekstraktion af Zn og Cd ved hjælp af forskellige plantetyper, herunder også majs og tomat. Endvidere arbejder man med karakterisering af et meget stort antal planter m.h.t. deres metalakkumulerende egenskaber.

l de senere år har en række grupper ved forskellige amerikanske universiteter samt ved DuPonts forskningsafdeling i Delaware arbejdet ihærdigt med phyto-oprensning. Projekterne har været finansieret dels af den amerikanske miljø- eller energistyrelse, af det amerikanske forsvar (dette gælder dog især projekter vedrørende oprensning af organiske forureninger) samt af diverse store koncerner:

Rutgers University

En gruppe ved Rutgers University i New Jersey under ledelse af Professor llya Raskin har arbejdet især med oprensning af blyforurenet jord samt med jord forurenet med radioaktive stoffer. Man har arbejdet med planteselektering til brug for både phytoekstraktion og rhizofiltrering, med tilsætning af chelateringsmidler og mikroorganismer til jorden med henblik på at øge metaloptaget (Salt et al, 1995) samt med isolering af planteenzymer, der især varetager metaltransport og -uskadeliggørelse i planterne (bl.a. Salt et al, 1997). Man har arbejdet med at gensplejse en anden sennepsplante, Arabidopsis, således at den indeholder et kviksølvreducerende enzym. Arbejdet har dog hidtil kun foregået i laboratoriet, og den pågældende plante er for lille til at udgøre et reelt oprensningsmedium. Et tilsvarende arbejde med isolering og transplantering af kviksølv reducerende enzymer i Arabidopsis for hermed at øge plantens tolerance overfor kviksølv foregår også på University of Georgia (bl.a. Meagher et al, 1997).

Phytotech, Inc.

Det er llya Raskin fra Rutgers University, der har startet firmaet Phytotech, Inc., som i dag tilbyder kommerciel oprensning ved hjælp af planter. Phytotech har arbejdet en del for det amerikanske energiministerium med phytoekstraktion og rhizofiltrering af metaller og ikke mindst radioaktive stoffer. Bl.a. har man udført forsøg med oprensning af områder i Tjernobyl ved hjælp af solsikker sat ud på pramme i vådområderne. På det seneste har man udført feltforsøg med oprensning af et boligområde i Massachusetts, USA med stærkt forhøjede blykoncentrationer i jorden (Blaylock et al, 1997).

PHYTOkinetics, Inc.

Det andet kendte kommercielle phyto-oprensningsfirma i USA er PHYTOkinetics, Inc. Ud fra de rapporterede undersøgelser har de dog primært arbejdet med oprensning af organiske forureninger, især finansieret af de store olieselskaber.

Cornell University

Ved Cornell University i New York har man i de senere år set på akkumulering af bl.a. Zn og Cd ved hjælp af havre og byg i forhold til Indisk Sennep, Brassica juncea. Gruppen ved Cornell University har i øvrigt især set på identifikation af mekanismer, der styrer metaloptag, translokation og tolerance i planterne. Man har bl.a. påvist, at hyperakkumulerende plantesorter tilsyneladende har et meget væsentligt forøget optag (absorption) af f.eks. Zn gennem rodcellemembranerne i forhold til ikke-akkumulerende sorter (se f.eks. Kochian, 1997).

DuPont Research

Gruppen hos DuPont Central Research and Development i Delaware under ledelse af Scott D. Cunningham har især arbejdet med phytoekstraktion af bly og har interesseret sig for forskelle i planternes akkumulering i rødderne i forhold til translokeringen til og akkumuleringen i blade m.m.

Man har også hos DuPont arbejdet med tilsætning af chelateringsmidler til jorden for at øge andelen af optageligt metal. Endelig har man i samarbejde med University of Washington og North Carolina State University arbejdet med genteknologi i forbindelse med phyto-oprensning, dog primært for organiske forureninger.

Argonne & HSRC

Både på Argonne National Laboratory og på Great Plains/Rocky Mountains Regional Center, Hazardous Substance Research Center (HSRC) arbejder man med at anvende poppeltræer til at oprense forurenet jord og grundvand. På Argonne National Laboratory undersøger man i samarbejde med det kommercielle firma Applied Natural Sciences, Inc. optag af Zn. De hidtidige resultater tyder på, at hovedparten af zinken bindes i rødderne, og man arbejder derfor også med udviklingen af en rodhøstningsteknik.

På HRSC arbejder man sammen med Kansas State University og University of lowa om muligheden for at oprense zink- og blyforurenet jord. Forsøgene har dog kun kørt en begrænset periode, og indtil videre arbejder man primært med at sikre, at træerne overlever i tilstrækkeligt omfang.

Begge steder har man i længere tid arbejdet med afskæring af grundvandsforurening ved hjælp af træer med dybtrækkende rodnet og med revegetering af områder ødelagt ved minedrift. Kansas State University har specifikt arbejdet med reduktion af nedsivning af Zn fra deponerede malmrester ved hjælp af beplantning, altså en slags phytostabilisering.

University of California

I Californien har man traditionelt haft problemer med stærkt forhøjede selen-koncentrationer i jord og vand, bl.a. p.g.a. intensiv vanding. På University of California, Berkeley, har man arbejdet med at undersøge optag, transformation og fordampning af selen i planter som en metode til at reducere jordens selen-indhold. Både Berkeley og landbrugsministeriets (USDA) forsøgsstation i Fresno har arbejdet med at anvende Brassica juncea som« phyto-fordamper« af selen.

Los Alamos National Laboratory

På Los Alamos National Laboratory i New Mexico arbejder man med at undersøge dels mekanismerne der styrer optag af forskellige metaller (med fokus på radioaktive stoffer), men også med at forstå hvilke effekter hyperakkumulering af metaller kan have på faunaen.

Europa

Udover det tidligere omtalte arbejde i Rothamstead, England, er der i 1996 igangsat et EU-projekt i et samarbejde mellem et hollandsk, 2 belgiske, et fransk, et finsk og et portugisisk institut. Projektet skal dels arbejde med selektering af planter samt undersøgelser af planternes mekanismer til optag, translokation og tolerance af metaller, med laboratorieforsøg med phytoekstraktion samt immobilisering ved hjælp af både planter og andre metoder (hvor den reducerede plantetilgængelighed bl.a. skal vurderes) og endelig med feltforsøg med phytoekstraktion og revegetering i henholdsvis Belgien, Portugal og Finland.

Af de involverede grupper har den hollandske gruppe ved Vrije Univertiteit i Amsterdam især arbejdet med plantemekanismer såsom isolering af Zn i plantevakuolerne samt om rodoptag eller translokering fra rod til de øvre plantedele har størst betydning for en plantes hyperakkumulerende evner (Verkleij et al, 1997 og Schat et al, 1997).

Det ene belgiske institut, Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek, har især arbejdet med betydningen af bakterierne i rhizosfæren for planternes evne til at optage metaller (van der Lelie et al, 1997), mens det andet belgiske institut traditionelt har arbejdet med immobilisering af metaller i jord ved at tilsætte stabiliseringsmidler samt med revegetation af områder med forhøjet metalindhold, (se også kapitel 5 om stabilisering).

Det franske institut, INRA, har ligeledes arbejdet med plantemekanismer (Elmayan et al, 1997) og med betydningen af gødningstilsætning for phytoekstraktionen (Schwartz & Morel, 1997).

Udover disse institutter har man på Stockholms Universitet arbejdet med Cd-akkumulering i pil (Greger et al, 1996), mens man ved universitetet i Torino har arbejdet med identifikation af blyakkumulerende planter langs motorveje med henblik på en mere systematisk anvendelse til oprensning (Badino et al, 1996). Ved University of Exeter i England har man også arbejdet med isolering af gener, som har betydning for planternes metaltolerance, specielt med hensyn til kobber. Ved FAC i Bern i Schweiz har man traditionelt arbejdet med metallers plantetilgængelighed, og dette arbejde har nu ført til igangsættelse af forsøg med tilsætning af organiske syrer til jord til mobilisering af metallerne med henblik på phytoekstraktion (Leumann et al, 1995).

Endelig er der så småt ved at ske forsøg med optimering af høstmetoder samt metoder til håndtering af det høstede plantemateriale (f.eks. D'Alleinne et al, 1997).

4.3 Rensningseffektiviteter

Som det fremgår af ovenstående har meget af det hidtidige arbejde med phyto-oprensning handlet dels om selektering af planter med særlige hyperakkumulerende evner, dels om forskning i en større forståelse af disse planters egenskaber med henblik på generelt at forberede planternes egnethed til phyto-oprensning i felten enten via traditionel planteavl eller ved genteknologi.

Der foreligger veldokumenterede oplysninger om, at en række plantesorter virkelig kan akkumulere metaller (og ikke alene i roden) i meget høje koncentrationer. Det drejer sig f.eks. om de i tabel 4.1 angivne, hvor resulterende metalindhold i bladenes tørstof tillige er angivet.

Tabel 4.1
Eksempler på metal-hyperakkumulatorer

Nogle plantesorter kan hyperakkumulere flere metaller. Udover Thlaspi-arterne i tabel 4.1 drejer det sig bl.a. om Thlaspi-alpestre (Pb, Ni og Zn), Viola calaminara (Ni og Zn) og Alyssum montanum (Cu og Ni). De fleste hyperakkumulatorer er dog ret metalspecifikke.

Det har vist sig, at flere planter af Brassica-familien er gode hyperakkumulatorer. Især er Indisk sennep, Brassica juncea, god, idet den udover at være en god hyperakkumulator også har en relativt høj biomasseproduktion (18 t/ha), Salt et al (1997).

Oprensninger udført i pilotskala med Brassica juncea i et boligområde i Massachusetts, USA, hvor der var stærkt forhøjede blykoncentrationer i jorden, viser, at efter første høst var det areal, hvor blykoncentrationen oversteg 1000 mg/kg blevet reduceret fra 25 % til 11 % af grunden. Efter 3. høst var koncentrationen på arealet overalt under 800 mg/kg, men over 600 mg/kg. Måling af jordens indhold af vandopløseligt bly viste, at denne andel ikke var blevet forøget ved phyto-oprensningen (Blaylock et al, 1997).

Andre forsøg tyder dog på, at selv om Brassica juncea måske er en bedre hyperakkumulator, påvirkes denne plante også mere af de høje metalindhold, hvorimod kornsorterne er mere robuste (bl.a. Ebbs et al, 1996).

Forsøg udført for DuPont Central Research and Development viser, at selv om engbrandbæger, Ambrosia artemisiifolia, optager meget store mængder bly, akkumuleres en mindre mængde af dette bly i bladene end det f.eks. er tilfældet med majs. Dette er jo af væsentlig betydning, såfremt planten skal anvendes til at fjerne blyet fra jorden. Majs er i det hele taget sammen med andre énkimede planter såsom diverse kornsorter gode til at translokere den optagne blymængde videre til den overjordiske del af planten. Tilsætning af f.eks. NTA øgede majs' blyoptag med en faktor 100 (Huang & Cunningham, 1996).

Hos USDA i Beltsville, Maryland, hvor man har arbejdet med phytoekstraktion af Zn og Cd, har det vist sig, at majs har gode hyperakkumulerende egenskaber, mens dette ikke gælder tomat, (Brown et al, 1994).

Tilsætning af organiske syrer er afprøvet bl.a. med henblik på at reducere pH og dermed øge visse metallers mobilitet. Det vides at tilstedeværelsen af visse mikroorganismer i rhizosfæren øger optaget af Fe og Mn, og enkelte forsøg med tilsætning af forskellige typer af Pseudomonas og Bacillus fra en metalforurenet jord har da også øget Cd-optaget hos indisk sennep, Brassica juncea (Salt et al, 1995).

Det har vist sig, at især bakterierne tilknyttet planternes rhizosfære omdanner uorganisk selen til organisk selen, som lettere optages, og måske også er de egentlige omdannere af andre selen-former til det mere flygtige dimethylselenid (f.eks. Terry & Zayed, 1997).

Forskning ved Kansas State University har vist, at det er afgørende, at der etableres en god mikroflora (svampe og bakterier) i rodzonen, ellers risikerer man, at beplantningen i hvert fald indledningsvis øger nedsivningen af metallerne.

Kelly & Guerin, 1997, har vist, at planterne tilsyneladende har en periode, hvor metaloptaget topper. De har dog ikke kunnet forklare årsagen hertil.

Forsøg med en Ni-akkumulerende plante, Strepthantus polygaloides, viste, at det høje indhold af Ni ikke afholdt insekter fra at spise planten (Martens & Boyd, 1996). Tilsvarende resultater er fundet af Dr. A. J. Pollard på Furman University, som har undersøgt betydningen af hyperakkumulering af Zn, Ni og Cd i planter på fødepreferencer og overlevelse hos bl.a. Pieris brassicae og Psylliodes instabilis. Her viste Zn sig at medføre, at hverken orme, larver eller biller spiste af planter med højt zinkindhold. Hverken forhøjet indhold af Ni eller Cd forhindrede dyrene i at spise planterne, men forhøjet indhold af Ni kunne være giftigt især for sommerfuglelarver, hvorimod Cd i de pågældende koncentrationer ikke havde nogen giftvirkning (Pollard, 1996 og Pollard et al, 1997).

I (US EPA, 1997) er summeret oplysninger om biomasseproduktion og metaloptag. Det vurderes, at en realistisk biomasseproduktion for hyperakkumulerende planter ligger på i størrelsesordenen 10 til 20 t/ha, hvilket vil medføre en metalfjernelse på i størrelsesordenen 10 til 400 kg/ha/år afhængig af metal, plantetype, klima m.m. Hermed vil fjernelsen pr. år svare til mellem 2,5 og 100 mg/kg. Om dette er acceptabelt eller ej, vil jo i høj grad komme an på de aktuelle forhold, men kan sikkert være det i mange tilfælde med fladeforureninger med en ikke for høj metalkoncentration.

Phytotech (1997) anfører, at en oprensning ved hjælp af planter med efterfølgende foraskning vil reducere den metalbelastede jordmængde til under 1% af den oprindelige mængde.

Planterne kan afhængigt af deres størrelse høstes med traditionelle høstredskaber. En del af de specielt hyperakkumulerende planter er dog relativt små, hvilket vanskeliggør høst. Efter høst er en række efterbehandlingsmetoder anført: Forbrænding, tørring, kompostering, presning samt diverse metalgenvindingsprocesser (f.eks. »leaching«).

Hartig et al (1994) peger på, at visse planter kan bruges til biomasseproduktion til f.eks. cellulose- eller ethanol-produktion, hvor et forhøjet metalindhold kunne være af mindre betydning. Som et eksempel nævner de tagrør, Phragmites australis. Chaney et al, 1997, peger på, at det er vigtigt, hvis metallerne skal kunne genvindes med almindeligt anvendt metalgenvindingsudstyr, at der virkelig er tale om hyperakkumulatorer for at opnå en tilstrækkelig høj metalkoncentration i asken.

4.4 Omkostninger

Der er i sagens natur ingen konkrete oplysninger tilgængelige med hensyn til pris for faktiske foretagne oprensninger. Der er dog gjort en række estimater i forskellig sammenhæng. De er her anført direkte som angivet i referencen. Et skøn over en tilsvarende pris under danske forhold er givet i afsnit 4.5.

Tidsforbrug

Der foreligger kun begrænset egentlig dokumenteret viden med hensyn til tidsforbrug og opnåede rensningsgrader m.m. for phyto-oprensning. Tilsyneladende ligger en nødvendig oprensningsperiode ned til baggrundsniveauer på i størrelsesordenen 10 til 20 slæt for ikke-modificerede hyperakkumulerende planter.

Et af de få dokumenterede feltforsøg (Blaylock et al, 1997) viser, at med et optimeret sortsvalg (en Brassica juncea hybrid) kunne mere end halvdelen af blyindholdet i en stærkt forurenet jord (startkoncentrationer mellem 1 og 1 ¹/₂ Pb/kg) fjernes i løbet af 3 slæt.

Salt et al, 1995, anfører, at oprensning af én acre (ca. 4000 m²) til en dybde af 50 cm typisk vil koste $60.000 til $100.000.

Phytotech, 1997, angiver en oprensningspris for fjernelse af 500 ppm Pb i en dybde på op til ca. 30 cm (1 foot) og på et samlet areal på 10 acre (ca. 40.000 m²) til i alt mellem 1 og 1,2 mil. $.

Black, 1995, anfører en enhedspris på $80 pr. kubik yard (ca. 0,7 m³), mens Chaney et al, 1996, angiver en skønnet enhedspris på $100 til $150 pr. m³ alt inklusive.

Cornish et al, 1995, angiver en pris på $200 pr. ton for oprensning af sedimenter fra en affaldslagune, hvor en oprensning via jordvask af det samme sediment skønnes at koste $600 pr. ton.

4.5 Sammenfatning

Metaller

Det er vist, at der findes planter, der kan hyperakkumulere følgende metaller i væsentligt omfang: Zn, Cd, Ni, Pb, Se, Cu samt Hg (såfremt der anvendes genteknologisk modificerede planter). Det er primært de første 4 af disse metaller, hvor der har været forsket i planteselektering og forståelse af plantemekanismerne. Det har vist sig, at plantemekanismerne og plantetyperne ikke er de samme for de enkelte metaller, hvilket er meget analogt til metallernes forskellige egenskaber i jord.

Planternes hyperakkumulerende evner synes at være afhængige af den faktiske jordkoncentration. Således vil meget høje jordkoncentrationer medføre nedsat udbytte hos visse planter og dermed en mindre egentlig fjernelse, mens andre hyperakkumulatorer af i hvert fald Zn kræver et højt indhold af Zn i jorden, og dermed vil få en forringet vækst, hvis Zn-indholdet bliver for lavt.

Jordtyper

Der er hidtil kun i begrænset omfang set på, hvilke jordbundsforhold der er bedst egnet til phyto-oprensning, samt hvilken betydning for rensningseffektiviteten jordbundsforholdene og jordtypen egentlig har. Optimale forhold for f.eks. tilgængeligheden af bly er et lavt pH samt et lavt indhold af fosfat og sulfat. Disse forhold er desværre ikke de gunstigste for plantevæksten.

Teknologiudvikling

Der foregår p.t. meget arbejde med henblik på både via traditionel selektering samt ved hjælp af genteknologi at frembringe planter, der kombinerer hyperakkumulerende egenskaber med hurtig vækst og høj biomasseproduktion. Arbejdet med phytostabilisering og revegetation fokuserer specielt på at frembringe planter med stor metaltolerance, stor rodproduktion og gode spredningsegenskaber samt evnen til binde forureninger i rodzonen.

Der arbejdes for tiden med isolering og indsplejsning af gener fra hyperakkumulerende planter i planter med større biomasseproduktion, således at den samlede oprensningseffektivitet kan øges.

Der arbejdes generelt med selektering og avl af planter med gode hyperakkumulerende egenskaber og god biomasseproduktion samt med forøgelse af videnen om dyrkningsforholdenes betydning herunder med gødningsoptimering.

Dette er dog nok det område, hvor der hidtil er sket mindst med hensyn til teknologisk udvikling, når man ser bort fra arbejdet med at fremavle planter med større biomasseproduktion eller andre egenskaber, der kan forbedre mulighederne for anvendelse af traditionelle høstmetoder.

Phyto-oprensning må endnu anses for at være en teknologi under udvikling. Der er foretaget en del laboratorieafprøvninger samt nogle felt- og fuldskalaforsøg. Der mangler dog stadig grundlæggende viden om en række relevante mekanismer samt teknisk udvikling af metoden til mere »industriel« anvendelse. Med hensyn til anvendelse af metoden under danske forhold er der behov for en udvælgelse af planter, der er egnede under danske klima- og jordbundsforhold.

Faktorer af betydning for oprensningseffektiviteten

I sagens natur er phyto-oprensning afhængig af de klimatiske forhold og kan umuliggøres af ekstreme vejrforhold som tørke eller udstrakte nedbørsperioder.

Tilsætning af additiver kan være nødvendig for at øge metallernes tilgængelighed, og en øget viden om en miljømæssig forsvarlig styring heraf er nødvendig. Forbedret effektivitet er observeret ved tilsætning af metal-mobiliserende stoffer til jorden, f.eks. NTA. Øget vækst og dermed i visse sammenhænge øget samlet metaloptag er også konstateret ved gødning af jorden; her er resultaterne dog kun begrænsede og ikke entydige.

Oprensningsdybden afhænger naturligvis af roddybden, men meget store dybder (op til 10 m) har kunnet nås og påvirkes ved anvendelse af hyperakkumulerende træsorter som f.eks. poppel og pil. Generelt må oprensningsdybder på 20 til 100 cm dog regnes for de mest realistiske.

Phyto-oprensning vurderes at have det største potentiale i forbindelse med terrænnære lavt til moderat forurenede jorde.

Afledte problemer/effekter

En af phyto-oprensningens klare fordele ligger i, at der i forhold til andre behandlingsmetoder er en meget lille negativ miljøpåvirkning. Spørgsmålet om fødekædeoptag i de naturlige økosystemer må opfattes som et endnu uafklaret spørgsmål.

Energiforbrug

Metodens energiforbrug er begrænset, da selve oprensningen jo er solenergidrevet, og der derfor kun behøves et specifikt energiforbrug til dyrkning og høst, herunder evt. vanding, samt især til behandling af plantematerialet.

Økonomi

Phyto-oprensning vurderes generelt at ligge i den billige ende med hensyn til omkostninger, hvorimod tidsforbruget formentlig er noget af det længere. Cunningham & Berti, 1997, anfører dog pessimistisk, at en afdækning med jord eller asfalt i mange tilfælde vil blive opfattet som en lige så acceptabel løsning på det samme problem, som en phyto-oprensning vil kunne løse, og det vil være endnu billigere.

Der foreligger ikke dokumenterede konkrete totalpriser. På basis af de amerikanske estimater skønnes en realistisk pris at ligge i intervallet 350 til 800 kr./ton, hvor der ikke er indregnet en indtjening ved genvinding af metallerne.

4.6 Referencer