O nouă tehnică de minerit, aflată în teste, promite rezolvarea marilor probleme de mediu ale industriei

O nouă tehnică de extracție a metalelor din zăcămintele subterane, denumită ”minerit chirurgical” (”keyhole surgery”) ar putea permite separarea metalelor utile din interiorul scoarței Pământului fără a fi nevoie de exploatări vaste, nici de suprafață, nici în subteran. Noua abordare, mult mai prietenoasă cu mediul, se bazează pe electrocinetică și a fost dezvoltată de o echipă internațională de cercetători condusă de un geochimist britanic, potrivit publicației de specialitate Physics World.

Exploatările miniere la scară industrială dăunează profund mediului, iar asta nu mai este un secret.

Nu doar că excavările propriu-zise ale minereurilor reprezintă o activitate extrem de energofagă, generând în jur de 10% din toate emisiile de gaze cu efect de seră legate de energie la nivelul anului 2018, ci produc și cantități uriașe de deșeuri. La nivel global, cantitatea totală de deșeuri miniere se ridică la aproximativ 100 de gigatone pe an, atât sub forma copertei zăcământului, cât și ca gangă, materii inutile din punct de vedere comercial, care însoțesc minereul util dintr-un zăcământ. Această gangă este adesea foarte toxică, iar eliminarea sau neutralizarea ei riscă să contamineze în mod suplimentar mediul înconjurător.

“Paradigma minieră actuală este, dincolo de orice dubiu, nesustenabilă”, rezumă Rich Crane, geochimist la Cambourne School of Mines în cadrul Universității din Exeter (Marea Britanie), autor al noului studiu.

Cererea de cupru, de pildă, este așteptată să crească cu 275–350% până în anul 2050. În același timp, totuși zăcămintele nou descoperite prezintă minereuri cu concentrație utilă din ce în ce slabă și se află la adâncimi tot mai mari în interiorul scoarței. Așadar, exploatarea acestor depozite cu metodele tradiționale ar produce și mai multe deșeuri, cu cât coperta zăcământului (straturile succesive de sol și roci situate între suprafața Pământului și zăcământul util) este mai mare.

Ce este extracția electrocinetică?

În studiul lor, cercetătorii conduși de Rich Crane au dezvoltat o abordare alternativă a mineritului clasic, bazată pe electrocinetică. Metoda, care este deja utilizată pentru extragerea metalelor din cenușile zburătoare, din apele uzate și din nămoluri de mină, implică aplicarea unui curent continuu între doi electrozi pentru a dirija mișcarea particulelor încărcate electric aflate în suspensie, ionii metalici pozitivi fiind astfel dirijați spre catod.

Pentru a adapta metoda la extracția metalelor din corpuri de roci dure, cercetătorii au adăugat un element dintr-o altă tehnică de lucru, cunoscută drept ”levigare in situ”, care utilizează un acid pentru o dizolvare selectivă a metalului-țintă dintr-un minereu.

În acest fel, metalul ar putea fi recuperat din zăcământ, fără a fi nevoie de decopertări pe scară largă și, mai mult, lăsând cea mai mare parte a materialelor sterile în pământ.

Mai târziu, de îndată ce considerăm că extracția este completă, câmpul electric este oprit, iar acidul este pur și simplu ”sigilat” în interiorul rocii. Din perspectivă geotehnică, situl de lucru rămâne esențial neschimbat, riscul de scufundare fiind zero.

Schema metodei EK-ISL (electrocinetică + levigare in situ).

”Această nouă tehnică, asemănătoare cu noile tehnici chirurgicale, are potențialul de a oferi un viitor mai sustenabil pentru industria minieră”, spune Crane. El adaugă că în acest fel s-ar putea recupera metale din zăcăminte cu concentrație slabă sau aflate la mare adâncime, evitându-se în același timp efectele nedorite asupra mediului, precum și consumul uriaș de energie.

Rezultate promițătoare la testele din laborator

În testele de laborator, Crane și colegii săi au extras, prin această metodă, 57% din masa totală a cuprului aflat într-un eșantion de 4 cm lățime de minereu sulfidic cu permeabilitate redusă.

Deși experimentul complet a durat 94 de zile, 80% din recuperarea totală a metalului s-a petrecut în primele 50 de zile, la o viteză relativ constantă.

Modelările numerice pe care le-a realizat ulterior echipa de cercetători sugerează că, în teren, la o scară industrială, metalul ar putea fi recuperat într-o pondere comparabilă cu cea pe care o asigură mineritul tradițional, de îndată ce sistemul electrocinetic este pus la punct.

Timpul de pregătire al exploatării ar fi, de asemenea, redus în mod semnificativ, întrucât nu va mai fi nevoie de înlăturarea cantităților uriașe de materiale care constituie coperta zăcământului, decopertarea sau săparea de galerii subterane fiind înlocuită cu simpla forare a unei rețele de canale în care vor fi amplasați electrozii.

Potrivit lui Crane, noul proces ar putea fi deosebit de rentabil pentru depozitele de minereu situate la adâncimi foarte mari în scoarța Pământului sau în zonele în care depozitarea deșeurilor solide din mină este problematică.

”Aplicarea metodei electrocinetice pe roci solide, mai degrabă decât pe nămoluri, cenuși sau alte aglomerări de particule, este cu siguranță o abordare nouă”, spune Mike Harbottle, inginer geo-ambiental la Universitatea din Cardiff. Totuși, adaugă Harbottle, ”din experiența pe care o am din alte aplicații și cercetări, vor exista o sumedenie de provocări care vor apărea, de pildă felul practic în care se va putea aplica în teren, pe scară largă, precum și impactul economic rezultat”.

Rodrigo Ortiz Soto, inginer chimist de la Universitatea Catolică Pontificală din Valparaiso, în Chile, care nu a fost implicat în studiu, este însă mai optimist.

”Dacă acest proces își va dovedi eficiența la scară largă, va putea schimba chiar întreaga industrie și ar putea și folosit pentru recuperarea cuprului din sterilul de mină, ceea ce ar pune în circuitul economic cantități considerabile de cupru”, spune el.