Нов метод за добив на ценни метали от вулкани може да е разковничето към нисковъглеродна икономика

„Зеленият“ добив на полезни изкопаеми би могъл да проправи пътя към беземисионна икономика, след като светът има за цел да ограничи въздействието на изменението на климата. Това установи проучване на учени от Департамента по науките за Земята в Оксфордския университет, които демонстрираха как е възможно директно да се извличат ценни метали от горещи течни разтвори, уловени в порести скали на дълбочини около 2 км под спящи вулкани.Те предлагат този радикален подход за „зелено копаене“, за да осигурят основни метали за нисковълеродната икономика като мед, злато, цинк, сребро и литий – и то по устойчив начин, съобщава NS Energy. „Достигането до нулеви емисии ще доведе до безпрецедентно търсене на природни метални ресурси, а това търсене не може да бъде задоволено само чрез рециклирането “, смята професор Джон Блунди, водещ автор на доклада. „Трябва да мислим за нискоенергийни, устойчиви начини за извличане на метали от земята. Вулканите са очевидна и повсеместна цел. " 

Вулканите могат да приютят ключови ценни метали за ускоряване на зеления добив

Магмата под вулканите отделя газове, които се издигат към повърхността, а те са богати на метали и съединения, обясняват авторите на изследването. Когато налягането падне, газовете се разделят на пара и течни разтвори. Повечето метали, разтворени в оригиналния магматичен газ, се концентрират в плътния разтвор, който от своя страна попада в пореста скала. По-малко плътната и изчерпана с метали пара продължава нагоре към повърхността, където може да образува фумароли, като тези, наблюдавани при много активни вулкани.

Новата статия на учените, публикувана в изданието Open Science, разкрива как уловеният подземен флуид има потенциална да бъде „течна руда“, съдържаща множество ценни метали, включително злато, мед и литий, които могат да бъдат използвани чрез извличане на течностите на повърхността през дълбоки кладенци.

Техните модели показват, че тези водни разтвори потенциално съдържат няколко милиона тона мед, която е ключов метал за преминаване към беземисионна икономика, поради нейното значение при производството и преноса на електроенергия и електрическите превозни средства.

Документът също така показва как геотермалната енергия ще бъде важен страничен продукт от подхода за екологично чистия добив на ресурси, което означава, че операциите в сондажите ще бъдат въглеродно-неутрални. Конвенционалният добив за извличане на ценни метали в момента, като медта, е чрез дълбоки рудници или подземни мини под формата на твърди руди да се добива материал, които след това трябва да бъде преработен. В примера с добива на мед, повече от 99% от натрошената скала сега са отпадъци.

Такива мини са с въздействие върху околната среда, много скъпи за изграждане и извеждане от експлоатация, произвеждат огромни купчини отпадъчни скали и са много енергоемки, а и произвеждат CO2.

Докладът твърди, че перспективата за извличане на метали под формата на разтвор от сондажите намалява разходите за добив и преработка на руда, като същевременно се използва геотермална енергия за задвижване на операциите. А  това значително намалява въздействието върху околната среда при производството на метали.

„Активните вулкани по целия свят изхвърлят в атмосферата огромни количества ценни метали“, пояснява проф. Блунди. „Част от тази метална даденост не достига до повърхността, но се улавя като течности в горещи скали на около 2 км дълбочина. „Зеленото копаене представлява нов начин за извличане както на металоносните течности, така и на геотермалната енергия, по начин, който драстично намалява въздействието върху околната среда при конвенционалния добив.“, обясняват ученият.

Изследването е част от международно проучване, в което участват Великобритания и Русия, което използва вулканологията, хидродинамичното моделиране, геохимията, геофизиката и експерименти с висока температура. Екипът е работил върху сондажни ядра от редица дълбоки геотермални системи в Япония, Италия, Монсерат, Индонезия и Мексико, за да потвърди своите прогнози за богати на метални разсоли. „Зеленото копаене е научно и инженерно предизвикателство, което се надяваме и учените, и правителствата да приемат в стремежа към свят без вредни емисии“, добави проф. Блунди.

В документа се отбелязва, че геофизичните проучвания на вулкани показват, че почти всеки активен и спящ вулкан е притежател на потенциално богат експлоатационен набор на метални разсоли. Това означава, че проучването на метали може да не бъде ограничено до относително малко страни, каквито са в момента (Чили, САЩ, Перу, Китай, Демократична република Конго и др.), поради повсеместното разпространение на вулканите по света.

Основните рискове са технологични, тъй като процесът включва пробиване в скала на дълбочина 2 км и при температури над 450 ° С, сочат оценките на специалистите.  Докладът подчертава, че извлечените флуиди са корозивни, което поставя ограничения върху видовете сондажни материали. „Извлечените течности са склонни да изхвърлят металния си товар вътре в сондажа, проблем известен като „скалиране“, уточняват авторите на проучването. „Предотвратяването на образуването на подобни съединения по стените на сондажа ще изисква сложно обмисляне на динамиката на потока на флуида и контрол на налягането и температурата в сондажа. Предотвратяването на корозията в сондажите пък ще изисква разработки в науката за материалите и създаване на специални устойчиви покрития. "

Според учените много от тези предизвикателства вече се решават чрез дълбоки, горещи геотермални сондажни проекти.

Работа в недрата на заспал вулкан

В някои случаи специалистите обясняват, че при подобни проекти са достигнали температури от над 500 ° C и от време на време се получават в малки джобове разтопена скала на места като Исландия и Хавай. Гарантирането, че флуидите продължават да се извличат от сондажа след пробиване, е сложен проблем и пропускливостта и порьозността на горещата, пластична скала е предизвикателно поле, отбелязва още изследването.

Учените вече са патентовали идея за извличане на флуидите. Те казват, че рискът от задействане на вулканични изригвания е много малък, но трябва да се оцени. Екипът не планира да прави сондажи в самата магма, а в горещите скали над камерата на магмата, което според тях значително намалява риска от среща с горещата лава в земната мантия.

Те са прекарали последните пет години, „рискувайки“ концепцията, и сега са готови да пробият изследователски сондаж в спящ вулкан. Това ще изясни много от описаните рискове и предизвикателства и ще даде нов напредък в разбирането на вулканите и енергията както и за металите, които те притежават. „Продължаването на рисковата работа, която ние провеждаме на много фронтове чрез международно сътрудничество, е важно“, каза проф. Блунди. „По същия начин трябва да идентифицираме най-добрия вулкан за проби, за да пробием изследователски сондаж.“

Учените смятат, че мина, работеща с такива горещи флуиди, може да има след между пет и 15 години, в зависимост от това колко добре могат да се справят с предизвикателствата.