Phytoremediation: Kann Cannabis unsere kontaminierten Böden reinigen?

Das Wichtigste in Kürze

• Bei der Phytoremediation werden Pflanzen eingesetzt, um Schadstoffe im Boden zu beseitigen.
• Die Cannabispflanze zeigt Potenzial als Phytoremediator, da sie Schwermetalle, Pestizide und radioaktive Substanzen effektiv anreichert.
• In mehreren Ländern wird Cannabis bereits zur Phytoremediation eingesetzt.
• Wissenschaftler werden wahrscheinlich noch effektivere Wege finden, um Böden mithilfe von Cannabis zu reinigen, zu denen etwa die Anwendung symbiotischer Mikroben gehört.

Unsere Böden stehen unter Druck. Jahrzehnte des Missbrauchs und der Verschmutzung haben fruchtbare Ackerlandflächen dezimiert und zudem generell vergiftet. Die Cannabispflanze könnte jedoch der Schlüssel zur Bodenreinigung und Wiederherstellung eines gesunden Gleichgewichts sein. In diesem Text wirst du erfahren, wie das funktioniert.

Was ist Phytoremediation?

Das griechische Wort „phyto“ bedeutet Pflanze, während „Remediation“ vom lateinischen „remedium“ abstammt, das „Wiederherstellung des Gleichgewichts“ bedeutet. Wenn wir die beiden Puzzleteile, für die diese Wörter stehen, zusammenfügen, erhalten wir eine praktische pflanzenbasierte Technologie.

Bei der Phytoremediation oder Phytosanierung werden bestimmte Pflanzen in Böden angebaut, die mit Schwermetallen, Pestiziden und weiteren giftigen Substanzen kontaminiert sind. Diese Pflanzen können Schadstoffe ansammeln, wodurch sie über ihre Wurzeln aus dem Boden entfernt werden. In der Folge werden die Pflanzen geerntet und verarbeitet, was den Wiedereintritt der Schadstoffe in den Boden verhindert. Manche Pflanzen stimulieren darüber hinaus auch Mikroben im Boden, die zusätzlich dabei helfen, Schadstoffe abzubauen und sie weniger schädlich zu machen.

Letztendlich „reinigt“ die Phytoremediation Böden auf natürliche und nachhaltige Weise. Sie hilft, missbrauchtes Land zu heilen, sein landwirtschaftliches Potenzial wiederherzustellen sowie es für Menschen und Tiere sicherer zu machen.

• Die Bedeutung der Phytoremediation

Was hat es mit dem Hype um die Phytoremediation auf sich? Leider liegt es daran, dass wir vor einem sehr großen Problem stehen.

Berichten zufolge beeinträchtigt die Bodenkontamination nicht nur die Qualität landwirtschaftlicher Produkte^[1], sondern führt auch zu Ertragsverlusten von 15–20 %. Die Verschlechterung von Land und Boden betrifft derzeit 3,2 Milliarden Menschen^[2] (40 % der Weltbevölkerung).

In Europa findet man in 80 % der landwirtschaftlichen Böden Pestizidrückstände in Form von Glyphosat, DDT und anderen Chemikalien. Diese Verbindungen gelangen in die Nahrungskette; so haben Untersuchungen beispielsweise Glyphosat in 99,8 %^[3] der in Frankreich gesammelten Urinproben nachgewiesen.

Aber auch Schwermetalle und Mikroplastik stellen eine erhebliche Herausforderung für die Bodengesundheit dar. In Großbritannien gelangen jährlich schätzungsweise 22 500 Tonnen^[4] Mikroplastik durch Düngemittel und Zusatzstoffe, Maschinen und Windverbreitung in den Boden.

Diese Zahlen zeichnen ein düsteres Bild der Auswirkungen auf die Umwelt, für die der Mensch verantwortlich ist, sind aber für die Identifizierung dringender Lösungen von entscheidender Bedeutung. Es gibt eine Vielzahl bekannter Methoden zur Bodensanierung, darunter physikalische wie die Abtragung des Bodens, chemische durch Nutzung von Oxidation und thermische mit dem Einsatz von Verbrennung.

Die Phytoremediation bietet jedoch bestimmte Vorteile, die den genannten Optionen fehlen. Zunächst einmal ergeben Pflanzen eine umweltfreundliche und ästhetisch ansprechende Alternative, die weniger Sekundärabfall erzeugt. Zudem verursacht die Phytoremediation weniger Umweltstörungen, bewahrt die Bodengesundheit und kann sogar dazu beitragen, atmosphärisches Kohlendioxid zu binden.

Allerdings hat die Verwendung von Pflanzen auch einige Nachteile. Als Teil des Ökosystems könnten sie Schadstoffe in die Nahrungskette einbringen. Außerdem haben einzelne Pflanzen nur begrenzte Wurzelzonen, weshalb sie Schadstoffe oft langsamer als herkömmlichere Methoden entfernen.

• Die Wissenschaft hinter der Bodenreinigung durch Pflanzen und Pilze

Pflanzen sind jedoch nicht die einzigen Lebewesen, die Bodenverschmutzung bekämpfen können. Pilze, die zu einem völlig anderen biologischen Reich gehören, haben sich für die Beseitigung von Umweltgiften ebenfalls als vielversprechend erwiesen. Beide Klassen von Organismen erreichen dies durch die folgenden Mechanismen:

• Phytoextraktion: Ebenso wie sie Nährstoffe aufnehmen, können viele Pflanzen Schadstoffe über ihre Wurzeln assimilieren, während Pilze dies über winzige wurzelähnliche Fäden, sogenannte „Hyphen“, tun.
• Phytostimulation: Indem Pflanzen und Pilze Exsudate in die Wurzelzone abgeben, stimulieren sie die mikrobielle Aktivität, was den Abbau von Schadstoffen beschleunigen kann.
• Phytotransformation: Pflanzen, Pilze und Mikroben können bestimmte Schadstoffe verstoffwechseln und in weniger schädliche Substanzen umwandeln.
• Metallimmobilisierung: Einige Pilzarten sind in der Lage, Metalle durch Glomalinproduktion an ihre Oberflächen zu binden, wodurch sie deren Verteilung im Boden verhindern.

Die Rolle der Cannabispflanze bei der Phytosanierung

Auch Cannabis bietet im Bereich der Bodensanierung großes Potenzial. Während Cannabispflanzen, die zum Konsum angebaut werden, in hochwertigen Substraten und unter streng kontrollierten Bedingungen kultiviert werden müssen, weist Nutzhanf mehrere Eigenschaften auf, die ihn zu einem guten Kandidaten für die Entfernung von Schadstoffen aus Böden machen – darunter Schwermetalle, Pestizide und organische Substanzen.

In diesem Bereich hat Hanf seinen Wert bereits bewiesen. Bisherige Daten zeigen, dass er die Fähigkeit besitzt, Schwermetalle^[5] wie Wolfram und Arsen aus dem Boden zu ziehen. Ebenso hat die Pflanze das Potenzial, Pestizide, Lösungsmittel und Erdölverbindungen zu beseitigen.

Eigenschaften, die Hanf zu einem guten Phytoremediator machen

Hanfpflanzen besitzen mehrere wichtige Eigenschaften, die sie zu einem attraktiven Kandidaten für Projekte der Phytoremediation machen. Zu diesen Eigenschaften gehören:

• Tiefe Wurzeln: Hanfpflanzen bilden ausgedehnte Wurzelsysteme, die bis zu 3 Meter tief reichen können. Sie können daher auf mehr Bodenvolumen zugreifen als andere Pflanzen, weshalb sie in der Lage sind, mehr Schadstoffe aufzunehmen.
• Schnelles Wachstum: Hanfpflanzen können in nur 100 Tagen eine Höhe von 400 cm erreichen. Dieser kurze Wachstumszyklus ermöglicht eine relativ schnelle Reinigung des Bodens.
• Erhebliche Biomasse: Die großen Wurzelsysteme und beträchtlichen oberirdischen Teile von Hanfpflanzen bilden reichlich Biomasse, weshalb sie erhebliche Mengen an Schadstoffen speichern können.
• Anpassungsfähigkeit: Die robusten Hanfpflanzen vertragen eine Reihe von Umweltbedingungen, von kaltem und regnerischem Klima bis hin zu trockenen Umgebungen.
• Metalltoleranz: Hanfpflanzen können Schwermetalle aufnehmen und speichern, ohne Anzeichen von Toxizität zu zeigen.

• Wie schneidet Hanf im Vergleich zu anderen Pflanzen ab?

Hanfpflanzen bieten sowohl während als auch nach der Phytosanierung Vorteile. Untersuchungen zeigen, dass sie den indischen Senf übertreffen^[6], was die Beseitigung von Schwermetallen wie Molybdän, Vanadium und Wolfram angeht.

Hanf wächst auch viel schneller als die Baumarten wie Pappeln und Weiden, die ebenfalls für die Phytoremediation eingesetzt werden. Neben seiner Wirksamkeit für diese Anwendung bietet er allerdings auch deutliche wirtschaftliche Nutzen, die ihn zu einer attraktiven Option machen.

• Wirtschaftliche Nutzen der Verwendung von Hanf

Der Mensch verwendet Hanf bereits seit der Antike zur Herstellung von Seilen, Kleidung, Papier, Leinwand und vielen weiteren Produkten. Obwohl kontaminierte Hanfpflanzen sicherlich nichts auf dem Verbrauchermarkt zu suchen haben, gibt es dennoch potenzielle Anwendungen für sie.

• Biokraftstoff: Kontaminierte Hanfpflanzen können zu Biokraftstoffen wie Bioethanol und Biodiesel verarbeitet werden.
• Bauwesen: Hanffasern können zur Herstellung von Hanfbeton oder Isolierung verwendet werden, wobei Schadstoffe in einer festen Matrix gebunden werden.
• Phytomining: Bei diesem Verfahren extrahiert man Schwermetalle aus kontaminierten Pflanzen, die in bestimmten Industriezweigen Verwendung finden. Kupfer beispielsweise ist ein wertvoller Rohstoff für elektrische Leitungen und Motorspulen.

Welche Schadstoffe kann Hanf beseitigen?

Hanf ist vielversprechend bei der Beseitigung einiger der hartnäckigsten und schädlichsten Schadstoffe, die durch die menschliche Landwirtschaft und Industrie in den Boden eingebracht wurden. Verschiedene Studien haben die Wirksamkeit der Pflanze gegen einige der nachfolgend aufgeführten Schadstoffe konkret nachgewiesen, während die genetisch bedingten Eigenschaften des Hanfs auf seine Wirksamkeit gegen mehrere weitere Schadstoffe hindeuten.

• Anwendungen in der Praxis

Obwohl die Anwendung von Hanf zur Phytosanierung derzeit noch eine Seltenheit ist, gibt es einige Beispiele aus der Praxis, die die Wirksamkeit der Pflanze belegen.

• Ukraine: Forscher pflanzten nach^[12] der Atomkatastrophe von Tschernobyl Hanf an, wobei sie feststellten, dass dies die radioaktive Kontamination des Bodens verringerte.
• Italien: Derzeit verwendet man in Italien Cannabispflanzen, um mit Dioxin^[13] aus einem Stahlwerk kontaminierte landwirtschaftliche Flächen zu sanieren.
• Litauen: Bürger des Landes dürfen Hanfpflanzen auf Privatgrundstücken zum Zweck der Phytoremediation anbauen.

Darf Cannabis, das zur Phytoremediation verwendet wird, geraucht oder konsumiert werden?

Nein. Hanfpflanzen, die auf kontaminiertem Boden angebaut werden, stellen eine Gefahr für potenzielle Konsumenten dar. Da diese Pflanzen Schwermetalle, organische Verbindungen, radioaktive Bestandteile und andere gefährliche Substanzen ansammeln, sind sie nicht zum Konsum geeignet. Behördliche Tests in Ländern und Staaten mit legaler Cannabisindustrie helfen, die Konsumenten vor Cannabis zu schützen, das in solchen Umgebungen angebaut wird.

• Sicherheitsbedenken bei kontaminiertem Cannabis

Wegen der beschriebenen Eigenschaft von Cannabispflanzen, Schadstoffe anzusammeln, müssen Anbauer sicherstellen, dass sie ihre Pflanzen in geeignetem Boden anbauen. Eine vorangehende Bodenuntersuchung kann helfen, eine Kontamination auszuschließen, während der Einsatz von Bio-Verfahren dazu beitragen kann, den Boden auch in Zukunft gesund und sauber zu halten.

Zu den kurzfristigen Symptomen des Konsums von kontaminiertem Cannabis zählen Übelkeit, Kopfschmerzen, Atemprobleme und Schwindel. Zu den langfristigen Auswirkungen gehören ernsthafte Gesundheitsstörungen wie Krebs sowie neurologische und Herzprobleme.

Herausforderungen und Grenzen der Phytosanierung mit Hanf

Cannabis ist sicherlich sehr vielversprechend, wenn es um die Reinigung unserer Böden geht. Allerdings gibt es auch einige Hindernisse, die bisher seine Anwendung bei der Bodensanierung behindert haben.

• Hindernisse für eine weitverbreitete Einführung

Die wichtigsten Hindernisse für die umfassende Einführung von Hanf zur Bodensanierung sind:

• Gesetzliche Beschränkungen: Obwohl viele Länder den Hanfanbau legalisiert haben, ist er in einigen Ländern weiterhin illegal.
• Schnellere Alternativen: Regierungen und Unternehmen entscheiden sich oft für Techniken wie Abgrabung und Verbrennung, um schnellere Ergebnisse zu erzielen, obwohl diese Methoden schädlicher wirken.
• Entsorgung von Biomasse: Die ordnungsgemäße Entsorgung von kontaminiertem Pflanzenmaterial bleibt eine Herausforderung, weshalb zunächst eine geeignete Infrastruktur geschaffen werden muss, bevor eine flächendeckende Einführung möglich ist.

• Forschungslücken bei der Phytoremediation

Die Forschung zur Phytoremediation von Cannabis steckt noch in den Kinderschuhen. Allerdings arbeiten Wissenschaftler derzeit daran, die Anwendung von Hanf zu optimieren, indem sie Folgendes berücksichtigen:

• Standardisierung: Die Testung verschiedener Hanfsorten auf unterschiedliche Schadstoffe und Bodenarten wird dazu beitragen, Strategien zur Phytoremediation zu standardisieren.
• Langzeiteffekte: Forscher müssen die langfristigen Umweltauswirkungen des Cannabisanbaus ermitteln, insbesondere im Hinblick auf die Auswirkungen von kontaminierten Pflanzen.
• Optimierte Techniken: Fortschritte in der Bodenkunde klären die Symbiose zwischen Nutzpflanzen und Mikroben auf. Wissenschaftler werden wahrscheinlich Zeit und Energie in das Testen verschiedener Inputs in Hanfpflanzen investieren müssen, um zu ermitteln, wie sie sich auf die Phytoremediation auswirken.

Die Zukunft der Phytoremediation mittels Hanfpflanzen

Obwohl Hanf-Phytoremediation derzeit noch ungewöhnlich ist, sieht die Zukunft sicherlich rosig aus. Cannabis hat bereits großes Potenzial zur Reinigung unserer Böden gezeigt; die Nachfrage nach der Pflanze wird aber weiter steigen, da sich unsere Umweltsituation fortgesetzt verschlechtert. Werfen wir abschließend noch einen Blick darauf, was die Zukunft bringen könnte.

• Fortschritte in der Gentechnik

Cannabis weist genetisch festgelegte Eigenschaften auf, die es zu einem guten Phytoremediator machen. Forscher erwägen zudem, die Pflanze zusätzlich biotechnisch zu verändern, um sie noch wirksamer zu machen. Diese Technologie wird Wissenschaftlern helfen, Hanfpflanzen mit einer verbesserten Fähigkeit zur Aufnahme und Ansammlung von Schwermetallen zu züchten. Dank Gentechnik könnten auch Pflanzen entstehen, die höhere Biomassewerte aufweisen und auf bestimmte Schadstoffe abzielen.

• Wirtschaftliche und ökologische Chancen

Cannabis-Phytoremediation könnte auch die Wirtschaft in vielen Ländern ankurbeln und gleichzeitig umweltfreundliche Initiativen unterstützen. Staatliche Subventionen könnten Landwirte dafür belohnen, dass sie Hanf zu diesem Zweck anbauen; zudem könnten neue Arbeitsplätze entstehen, um den Bedarf an der Verarbeitung des geernteten Pflanzenmaterials zu decken.

Cannabis-Phytoremediation: Eine vielversprechende Strategie für sauberere Böden

Der Missbrauch von Böden durch die Landwirtschaft und ihre Verschmutzung durch industrielle Aktivitäten stellen für die Umwelt im Allgemeinen und die Lebensmittelproduktion im Besonderen ernsthafte Probleme dar. Da der Zustand unserer Böden sich fortgesetzt verschlechtert, werden die Regierungen wahrscheinlich Maßnahmen ergreifen, um das Vorhandensein von Schwermetallen, organischen Verbindungen und anderen Schadstoffen zu bekämpfen.

Im Vergleich zu physikalischen und chemischen Ansätzen bietet Cannabis eine umweltfreundliche Option. Die Pflanze hat nicht nur Potenzial bei der Entfernung von Schadstoffen gezeigt, sondern liefert am Ende des Prozesses auch ein wirtschaftlich wertvolles Produkt. Obwohl die Forschung noch ganz am Anfang steht, wird Hanf bei der zukünftigen Regeneration der Natur wahrscheinlich eine wichtige Rolle spielen.