Fytoremediatie: kan cannabis onze verontreinigde bodems saneren?

Belangrijkste punten

• Bij fytoremediatie gebruikt men planten om verontreinigende stoffen in de bodem op te ruimen.
• Cannabis toont mogelijkheden als fytoremediator, omdat het zware metalen, pesticiden en radioactieve stoffen opneemt.
• Verschillende landen zijn al begonnen met het gebruik van cannabis voor fytoremediatie.
• Wetenschappers zullen waarschijnlijk effectievere manieren vinden om de bodem te reinigen met cannabis, waaronder de toepassing van symbiotische microben.

Onze bodemkwaliteit staat onder druk. Decennia van misbruik en vervuiling hebben gebieden met landbouwgrond gedecimeerd, waardoor ze in feite vergiftigd zijn. Mogelijk is cannabis de sleutel om ze te saneren en een gezond evenwicht te herstellen. Lees hieronder hoe.

Wat is fytoremediatie?

Het Griekse 'fyto' betekent plant, terwijl 'remediatie' afkomstig is van het Latijnse 'remedium', wat 'herstel van evenwicht' betekent. Voeg deze twee woorden samen en we hebben een op planten gebaseerde technologie.

Fytoremediatie houdt in dat specifieke planten worden gekweekt in bodems die verontreinigd zijn door zware metalen, pesticiden en andere giftige stoffen. Deze planten kunnen de verontreinigende stoffen verzamelen en uit de bodem verwijderen door ze via hun wortels omhoog te trekken. Door de planten vervolgens te oogsten en te verwerken, wordt voorkomen dat verontreinigende stoffen opnieuw in de bodem terechtkomen. Sommige planten bevorderen daarnaast microben in de bodem die helpen bij het afbreken van verontreinigende stoffen, waardoor ze minder schadelijk worden.

Uiteindelijk 'reinigt' fytoremediatie de bodem op een natuurlijke en duurzame manier. Het helpt om misbruikt land en het landbouwpotentieel te herstellen en het veiliger te maken voor mens en dier.

• Het belang van fytoremediatie

Maar waarom is fytoremediatie opeens een hype? Helaas komt dat doordat we voor een hele grote uitdaging staan.

Onderzoek toont aan dat bodemverontreiniging de kwaliteit van de landbouw aantast^[1], wat leidt tot een opbrengstverlies van 15-20%. Degradatie van land en bodem treft momenteel 3,2 miljard mensen^[2] (40% van de wereldbevolking).

In Europa bevat 80% van de landbouwgrond resten van pesticiden in de vorm van glyfosaat, DDT en andere chemische stoffen. Deze chemicaliën verspreiden zich via de voedselketen. Onderzoekers detecteerden glyfosaat in 99,8%^[3] van de urinemonsters die in Frankrijk zijn verzameld.

Daarnaast vormen zowel zware metalen als microplastics een aanzienlijke uitdaging voor de gezondheid van de bodem. In het VK komt naar schatting 22.500 ton microplastics^[4] per jaar in de bodem terecht via meststoffen en additieven, machines en verspreiding door de wind.

Deze cijfers schetsen een somber beeld van de impact van de mens op het milieu. Toch zijn ze essentieel om urgente oplossingen te vinden. Er zijn verschillende methoden om bodems te saneren. Denk aan fysieke methoden zoals afgraven, chemische methoden zoals oxidatie en thermische methoden waarbij verbranding plaatsvindt.

Fytoremediatie biedt echter bepaalde voordelen die de andere methoden missen. Planten zijn een milieuvriendelijke en esthetisch aantrekkelijke optie die minder secundair afval genereert. Fytoremediatie verstoort het milieu in mindere mate dan de alternatieven. Daarbij houdt het de bodem gezond en kan het helpen om koolstofdioxide uit de atmosfeer vast te leggen.

Het gebruik van planten heeft echter ook enkele nadelen. Als onderdeel van het ecosysteem kunnen planten verontreinigende stoffen in de voedselketen introduceren. Daarnaast is de wortelzone van een plant natuurlijk beperkt. Ook zijn planten langzamer in het verwijderen van verontreinigende stoffen vergeleken met conventionele methoden.

• Hoe reinigen planten en schimmels de bodem?

Planten zijn niet de enigen die bodemverontreiniging kunnen bestrijden. Schimmels, die tot een geheel eigen rijk binnen de biologie behoren, lijken ook veelbelovend voor het opruimen van milieutoxines. Beide organismen bereiken dit via de volgende mechanismen.

• Fyto-extractie: net zoals ze voedingsstoffen opnemen, kunnen veel planten verontreinigende stoffen opnemen via hun wortels. Schimmels doen dit echter via kleine wortelachtige draden, hyphae genaamd.
• Fytostimulatie: door exsudaten in de wortelzone af te geven, stimuleren planten en schimmels microbiële activiteit. Dit kan de afbraak van verontreinigende stoffen bevorderen.
• Fytotransformatie: planten, schimmels en microben kunnen bepaalde verontreinigingen metaboliseren en omzetten in minder schadelijke stoffen.
• Immobilisatie van metalen: sommige schimmelsoorten kunnen metalen aan hun oppervlak binden door middel van glomalineproductie, waardoor ze niet meer door de bodem bewegen.

De rol van cannabis bij fytoremediatie

Cannabis toont veel potentieel op het gebied van bodemsanering. Wietplanten voor consumptie worden natuurlijk gekweekt in hoogwaardige substraten en onder streng gecontroleerde omstandigheden. Maar er bestaat ook industriële hennep. Deze planten bezitten verschillende eigenschappen die ze goede kandidaten maken voor het verwijderen van verontreinigingen uit de bodem, waaronder zware metalen, pesticiden en organische stoffen.

Hennep heeft zijn waarde in de praktijk al bewezen. Tot nu toe tonen gegevens aan dat hennep de capaciteit heeft om zware metalen^[5] zoals wolfraam en arseen uit de bodem te halen. Op dezelfde manier heeft de plant ook het potentieel om pesticiden, oplosmiddelen en op aardolie gebaseerde verbindingen op te ruimen.

Eigenschappen die hennep een goede fytoremediator maken

Hennep bezit verschillende belangrijke eigenschappen die het een aantrekkelijke kandidaat maken voor fytoremediatie. Deze eigenschappen omvatten:

• Diepe wortels: hennepplanten produceren uitgebreide wortelsystemen die tot wel 3 meter diep kunnen reiken. Ze hebben toegang tot meer bodemvolume dan andere planten en kunnen daarom meer verontreinigingen opvangen.
• Snelle groei: hennepplanten kunnen in slechts 100 dagen een hoogte van 4 meter bereiken. Deze snelle groei zorgt voor een relatief snelle reiniging van de bodem.
• Aanzienlijke biomassa: de grote wortelsystemen en aanzienlijke bovengrondse delen van hennepplanten culmineren in veel biomassa, waardoor ze aanzienlijke hoeveelheden verontreinigingen kunnen opslaan.
• Aanpassingsvermogen: hennepplanten zijn bijzonder robuust en kunnen verschillende omstandigheden behappen, van koude en regenachtige klimaten tot droge en dorre klimaten.
• Metaaltolerantie: hennepplanten kunnen zware metalen absorberen en opslaan zonder tekenen van toxiciteit te vertonen.

• Hoe verhoudt hennep zich tot andere planten?

Hennep biedt voordelen tijdens en na fytoremediatie. Onderzoek toont aan dat hennep Indiase mosterd overtreft^[6] als het gaat om het opruimen van zware metalen zoals molybdeen, vanadium en wolfraam.

Hennep groeit ook veel sneller dan bepaalde boomsoorten die worden gebruikt bij fytoremediatie, zoals populier en wilg. Naast de effectiviteit in het veld, biedt hennep ook duidelijke economische voordelen die het een aantrekkelijke optie maken.

• Economische voordelen van het gebruik van hennep

Mensen gebruiken hennep al sinds de oudheid om touw, kleding, papier, canvas en vele andere producten te maken. Natuurlijk hebben verontreinigde cannabisplanten geen plaats op de consumentenmarkt, maar ze hebben mogelijk nog wel andere toepassingen.

• Biobrandstof: verontreinigde cannabisplanten kunnen worden verwerkt tot biobrandstoffen, zoals bio-ethanol en biodiesel.
• Bouw: van hennepvezels kan men hennepbeton of isolatie maken, waarbij verontreinigingen in een vaste matrix worden gebonden.
• Fytomijnbouw: dit proces extraheert zware metalen uit verontreinigde planten om ze elders in de industrie te gebruiken. Koper is bijvoorbeeld een waardevol materiaal voor elektrische bedrading en motorspoelen.

Welke verontreinigingen kan hennep saneren?

Hennep lijkt veelbelovend bij het saneren van enkele van de meest hardnekkige en schadelijke verontreinigingen die door menselijke landbouw en industrie in de bodem zijn beland. In verschillende onderzoeken is de effectiviteit van de plant tegen onderstaande verontreinigingen bewezen. Daarnaast bezit de plant eigenschappen die suggereren dat deze ook effectief is op andere verontreinigingen.

• Toepassingen in de praktijk

De toepassing van hennep voor fytoremediatie komt nog niet veel voor. Toch zijn er een paar voorbeelden die de effectiviteit van de plant aantonen.

• Oekraïne: onderzoekers plantten hennep^[12] rond Tsjernobyl na de beruchte nucleaire ramp. Daarbij ontdekten ze dat dit radioactieve besmetting in de bodem verminderde.
• Italië: in Italië worden momenteel hennepplanten gebruikt om landbouwgrond^[13] te saneren die besmet is met dioxine van een staalfabriek.
• Litouwen: burgers mogen op dit moment hennepplanten kweken op privéterrein voor fytoremediatie.

Kun je cannabis die is gebruikt voor fytoremediatie roken of consumeren?

Nee. Cannabis die op verontreinigde grond is gekweekt, vormt een gevaar voor gebruikers. Deze planten nemen zware metalen, organische verbindingen, radioactieve componenten en andere gevaarlijke stoffen op. Dat maakt ze niet geschikt voor consumptie. In landen en staten met een legale wietindustrie helpen testen consumenten te beschermen tegen cannabis die in dergelijke omgevingen wordt gekweekt.

• Veiligheidszorgen van verontreinigde cannabis

Omdat cannabis de neiging heeft om verontreinigende stoffen op te slaan, moeten kwekers ervoor zorgen dat ze hun planten in geschikte aarde kweken. Een eerste bodemtest kan helpen om verontreiniging uit te sluiten. Daarnaast kan het toepassen van biologische methoden helpen om de bodem gezond en schoon te houden.

De kortetermijnsymptomen van het gebruik van vervuilde cannabis zijn misselijkheid, hoofdpijn, ademhalingsproblemen en duizeligheid. Langetermijneffecten zijn ernstige gezondheidsproblemen zoals kanker, neurologische problemen en hartproblemen.

Uitdagingen en beperkingen van fytoremediatie met hennep

Hennep is veelbelovend als het gaat om bodemsanering. Er zijn echter enkele uitdagingen die de toepassing ervan hebben belemmerd.

• Obstakels voor wijdverbreid gebruik

De belangrijkste uitdagingen voor de wijdverbreide acceptatie van hennep voor bodemsanering zijn:

• Wettelijke beperkingen: hoewel veel landen hennepteelt hebben gelegaliseerd, blijft het in een paar landen illegaal.
• Snellere alternatieven: hoewel minder milieuvriendelijk, kiezen overheden en bedrijven eerder voor methoden zoals grondverzet en verbranding voor snellere resultaten.
• Biomassa-afvoer: de juiste afvoer van verontreinigd plantenmateriaal blijft een uitdaging en de infrastructuur moet veranderen voordat wijdverbreide toepassing haalbaar is.

• Onderzoekshiaten in fytoremediatie

Onderzoek naar fytoremediatie met hennep staat nog in de beginfase. Daarom werken wetenschappers nu aan het optimaliseren van de toepassing ervan door middel van het volgende:

• Standaardisatie: het testen van verschillende soorten hennep op verschillende verontreinigende stoffen en bodemtypen zal helpen om strategieën in fytoremediatie te standaardiseren.
• Langetermijneffecten: wetenschappers moeten de langetermijnimpact van hennepteelt op het milieu identificeren, met name de impact van verontreinigde planten.
• Geoptimaliseerde technieken: ontwikkelingen in de bodemkunde blijven de symbiose tussen gewassen en microben verduidelijken. Wetenschappers zullen waarschijnlijk tijd en energie steken in het testen van verschillende inputs in hennepplanten om te zien hoe deze fytoremediatie beïnvloeden.

De toekomst van fytoremediatie met hennep

Hoewel fytoremediatie met hennep momenteel ongebruikelijk is, ziet de toekomst er rooskleurig uit. Hennep heeft al een groot potentieel getoond voor het reinigen van onze bodem. Waarschijnlijk zal de vraag naar de plant alleen maar toenemen naarmate ons milieu verslechtert. Laten we eens kijken wat de toekomst in petto heeft.

• Vooruitgang in genetische manipulatie

Hennep heeft eigenschappen die het van nature een goede fytoremediator maken. Wetenschappers overwegen echter om de plant biotechnologisch te manipuleren om deze nog effectiever te maken. Deze technologie zal wetenschappers helpen om hennepplanten te kweken die zware metalen nog beter opnemen en vasthouden. Genetische manipulatie produceert mogelijk ook planten die meer biomassa bieden en zich op specifieke verontreinigende stoffen richten.

• Economische en ecologische kansen

Fytoremediatie met hennep kan ook de economie in veel landen versterken en tegelijkertijd milieuvriendelijke initiatieven ondersteunen. De overheid zou boeren kunnen belonen met subsidies voor het planten van hennep voor dit doel. Ook kan dit tot meer werkgelegenheid leiden om te voldoen aan de eisen van de verwerking van geoogst plantmateriaal.

Cannabis fytoremediatie: een veelbelovende strategie voor een schonere bodem

Verkeerd gebruik van de bodem door landbouw en de vervuiling ervan door industriële activiteiten vormt een ernstig probleem voor zowel de voedselproductie als het milieu in het algemeen. Naarmate de bodemkwaliteit verslechtert, zullen overheden waarschijnlijk actie ondernemen om de aanwezigheid van zware metalen, organische verbindingen en andere verontreinigende stoffen aan te pakken.

Naast fysieke en chemische methoden biedt hennep een milieuvriendelijke optie. De plant heeft niet alleen potentieel getoond in het verwijderen van verontreinigende stoffen, maar levert aan het einde van het proces ook een economisch waardevol product op. Hoewel het onderzoek nog pril is, zal hennep waarschijnlijk een belangrijke rol spelen in de toekomst van natuurherstel.