Λίθιο από γεωθερμία, δοκιμαστικές γεωτρήσεις χωρίς… γεώτρηση και απόθεση τελμάτων με 40% λιγότερο αποτύπωμα! Επιστημονική φαντασία; Όχι… απλά, το άμεσο μέλλον της εξόρυξης!

Τον Μάρτιο του 2022, όπως μας πληροφορεί ο έγκυρος ιστότοπος του National Geographic, ο Αμερικανός πρόεδρος Τζο Μπάιντεν διοχέτευσε περισσότερους ομοσπονδιακούς πόρους προς τον τομέα της εξόρυξης μετάλλων και ορυκτών απαραίτητων για τις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων (EV), συμπεριλαμβανομένων του νικελίου, του κοβαλτίου, του γραφίτη και του λιθίου. Η προεδρική οδηγία ανέδειξε μια από τις πιο αμφιλεγόμενες πραγματικότητες στο επίκεντρο της μετάβασης της πράσινης ενέργειας: Για να περάσουμε από τα ρυπογόνα ορυκτά καύσιμα σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας χωρίς άνθρακα και σε ηλεκτρικά οχήματα, χρειαζόμαστε περισσότερη εξόρυξη – η οποία διαχρονικά έχει δαιμονοποιηθεί ως περιβαλλοντικά ασύμβατη δραστηριότητα.

Η εξόρυξη περιλαμβάνει την εκσκαφή μεταλλεύματος από το έδαφος, τη μεταφορά του σε εργοστάσια επεξεργασίας, τη σύνθλιψή του, τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό των μετάλλων και στη συνέχεια τη διάθεση των αποβλήτων. Διαδικασίες που καταναλώνουν ενέργεια, πόρους, νερό και παράγουν κατάλοιπα.

Αλλά μια σειρά αναδυόμενων τεχνολογιών, από την τεχνητή νοημοσύνη έως τη δέσμευση άνθρακα, θα μπορούσε να κάνει την εξόρυξη των λεγόμενων κρίσιμων ορυκτών και μετάλλων που απαιτούνται για αυτήν την ενεργειακή μετάβαση πιο βιώσιμη από ό,τι είναι σήμερα. Με τη ζήτηση για αυτά τα υλικά να αναμένεται να αυξηθεί καθώς ο πλανήτης απομακρύνεται από τα ορυκτά καύσιμα και αγκαλιάζει την ηλιακή, την αιολική και τα ηλεκτρικά οχήματα, υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον τόσο από κυβερνήσεις όσο και από τον ιδιωτικό τομέα να φέρουν νέες τεχνολογίες στην αγορά και γρήγορα.

Ο Douglas Hollett, ειδικός σύμβουλος στο Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, (DOE) για τα κρίσιμα ορυκτά και υλικά, εκφράζοντας τη θέση του Υπουργείου, θεωρεί πως «η εξασφάλιση κρίσιμων ορυκτών δεν μπορεί απλώς να είναι θέμα εύρεσης των πόρων που χρειαζόμαστε για την εξόρυξής τους. Θα πρέπει να καταλήξουμε με τις χαμηλότερες στοχευμένες επιπτώσεις σε όλη την αλυσίδα αξίας, καθώς εξετάζουμε τα πάντα, από τη φάση της εξερεύνησης μέχρι την εξόρυξη, την επεξεργασία και μετά το τέλος της ζωής των προϊόντων που χρησιμοποιούνται τα εξορυσσόμενα υλικά», λέει ο Hollett.

Ερευνητική γεώτρηση χωρίς… τρυπάνι!

Πολύ πριν κατασκευαστεί ένα ορυχείο, οι γεωλόγοι στέλνονται στο πεδίο για διερευνητικές γεωτρήσεις στο έδαφος και την αναζήτηση των πολύτιμων κοιτασμάτων. Η εξερεύνηση είναι συνήθως το λιγότερο επιζήμιο για το περιβάλλον στάδιο της εξόρυξης, αλλά υπάρχει ακόμα περιθώριο βελτίωσης. Ένας μικρός αλλά αυξανόμενος αριθμός νεοφυών επιχειρήσεων εξερεύνησης ορυκτών πιστεύουν ότι μπορούν να την αντικαταστήσουν με την «εξόρυξη δεδομένων» (data mining).

Μία από αυτές είναι η startup KoBold Metals, η οποία χρησιμοποιεί εξελιγμένα εργαλεία πληροφορικής και τεχνητή νοημοσύνη (ΑΙ) για να αναζητήσει στοιχεία για αποθέσεις μετάλλων μπαταρίας σε τεράστιους όγκους δημόσιων και ιστορικών δεδομένων, καθώς και δεδομένα που συλλέγει η εταιρεία κατά τη διάρκεια προγραμμάτων πεδίου που καθοδηγούνται από AI. Με την υποστήριξη της Breakthrough Energy Ventures του Bill Gates, το KoBold στοχεύει να πολλαπλασιάσει τα ποσοστά επιτυχίας 20 φορές σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθοδους έρευνας πεδίου, μειώνοντας την ποσότητα του εδάφους που πρέπει να διαταραχθεί για την εύρεση νέων κοιτασμάτων.

Η Holly Bridgwater, γεωλόγος πεδίου στην αυστραλιανή εταιρεία καινοτομίας σε θέματα γεωεπιστημών, Unearthed, πιστεύει ότι ο στόχος της KoBold είναι «εφικτός» δεδομένου του πολύ χαμηλού ποσοστού επιτυχίας του τομέα εξόρυξης: Σήμερα, οι γεωλόγοι εκτιμούν ότι λιγότερο από μία στις 100 τοποθεσίες που ερευνώνται για εξόρυξη γίνεται στην πραγματικότητα ορυχείο.

Η KoBold πραγματοποιεί επιτόπια έρευνα αυτό το καλοκαίρι σε διάφορες τοποθεσίες στον Καναδά και τη Ζάμπια, όπου έχει βρει στοιχεία για κοιτάσματα νικελίου και κοβαλτίου. Ωστόσο, ο συνιδρυτής και πρόεδρος της KoBold, Josh Goldman λέει ότι η εταιρεία απέχει «δύο χρόνια ή περισσότερα» από το να αποφασίσει αν αξίζει να εξορύξουμε κάποιο από αυτά. Εάν μπορεί να χρησιμοποιήσει την τεχνητή νοημοσύνη για να ανακαλύψει καλά κρυμμένα αλλά ιδιαίτερα υψηλής ποιότητας μεταλλεύματα, αυτό θα μπορούσε να μειώσει τις επιπτώσεις της εξόρυξης, λέει ο Goldman.

«Αν βρεθούν κοιτάσματα χαμηλής ποιότητας, πρέπει να εξορυχθεί μια τεράστια ποσότητα υλικού» για να εξαχθεί το μέταλλο, λέει ο Goldman. «Αυτό σημαίνει ότι θα έχουμε και μια τεράστια ποσότητα επιπλέον καταλοίπων. Η εύρεση κοιτασμάτων πραγματικά υψηλής ποιότητας είναι κρίσιμης σημασίας.»

Λίθιο από… άλμη!

Η ανακάλυψη μεταλλευμάτων υψηλότερης ποιότητας θα μπορούσε να μειώσει τον αντίκτυπο της εξόρυξης, αλλά οποιαδήποτε παραδοσιακή διαδικασία εξόρυξης με την ανάσυρση, την σύνθλιψη και την επεξεργασία των πετρωμάτων είναι πολύ ενεργοβόρα. Ο τομέας εξόρυξης αντιπροσωπεύει το 6% της παγκόσμιας ενεργειακής ζήτησης και το 22% των παγκόσμιων βιομηχανικών εκπομπών. Ενώ πολλές εταιρείες εξόρυξης έχουν αρχίσει να αγοράζουν ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές και ορισμένες πειραματίζονται με εναλλακτικές μεταφορές, όπως φορτηγά με καύσιμο υδρογόνο, ο κλάδος εξακολουθεί να βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στα ορυκτά καύσιμα για την τροφοδοσία των βαρέων μηχανημάτων και των εγκαταστάσεων που απαιτούν ενέργεια.

Για τουλάχιστον ένα κρίσιμο ορυκτό, το λίθιο, μπορεί να υπάρχει καθαρότερο μονοπάτι προς τα εμπρός. Ως γνωστόν, χρησιμοποιείται κατά κόρον στις μπαταρίες που τροφοδοτούν τα πάντα, από smartphones έως ηλεκτρικά οχήματα. Η παγκόσμια ζήτηση για λίθιο θα μπορούσε να αυξηθεί περισσότερο από 40 φορές έως το 2040, ειδικά εάν η χρήση των ηλεκτρικών οχημάτων γενικευτεί.

Για δεκαετίες, οι ερευνητές έχουν εξετάσει τη δυνατότητα εξαγωγής λιθίου από γεωθερμική άλμη – τα ζεστά, πλούσια σε μεταλλικά στοιχεία νερά που ορισμένοι γεωθερμικοί σταθμοί φέρνουν στην επιφάνεια από τα βάθη της Γης για να παράγουν ενέργεια. Η ιδέα, λέει ο Michael Whittaker, ερευνητής στο Κέντρο Έρευνας και Καινοτομίας Πόρων Λιθίου στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley του DOE, είναι να τροφοδοτήσει ολόκληρη τη διαδικασία εξαγωγής λιθίου χρησιμοποιώντας γεωθερμική ενέργεια. Η αφαίρεση του λιθίου από την γεωθερμική άλμη έχει επίσης το πλεονέκτημα της χρήσης μικρότερης ποσότητας νερού από τις τεράστιες, υπαίθριες λίμνες εξάτμισης που χρησιμοποιούνται για τη συγκέντρωση λιθίου από τα πιο ρηχά νερά πλούσια σε ορυκτά που κρύβονται κάτω από τα αλίπεδα στην Αργεντινή και τη Χιλή.

Πρέπει να ξεπεραστούν μεγάλα εμπόδια προτού ληφθούν μεγάλες ποσότητες λιθίου μέσω της γεωθερμικής διαδικασίας. Ο Whittaker λέει ότι η περιεκτικότητα σε λίθιο της γεωθερμικής άλμης είναι «σχετικά χαμηλή» σε σύγκριση με αντίστοιχες θέσεις της Νότιας Αμερικής. Στην άλμη, άλλα στοιχεία, όπως το νάτριο και το κάλιο, τείνουν να υπάρχουν σε πολύ υψηλότερες συγκεντρώσεις από το λίθιο, παρεμποδίζοντας την εξαγωγή του. Επί του παρόντος, λέει ο Whittaker, οι χειριστές γεωθερμικών εγκαταστάσεων φέρνουν καυτή άλμη στην επιφάνεια και εγχέουν την εξαντλημένη άλμη πίσω στο έδαφος πολύ πιο γρήγορα από ό,τι μπορεί να εξαχθεί το λίθιο, πράγμα που σημαίνει ότι δεν είναι σε θέση να πάρουν από τη διαδικασία όση ποσότητα θα μπορούσαν.

Παρά τις τεχνικές προκλήσεις η DOE και οι εταίροι του ιδιωτικού τομέα βλέπουν πολλά υποσχόμενα στη γεωθερμική μέθοδο. Οι πρόχειρες εκτιμήσεις που βασίζονται σε μετρήσεις των χημικών χαρακτηριστικών και του όγκου της άλμης υποδηλώνουν ότι μια τεράστια ποσότητα λιθίου κρύβεται κάτω από μια υπερ-αλμυρή λίμνη στη Νότια Καλιφόρνια, γνωστή ως Θάλασσα Σάλτον.

Απόθεση μεταλλευτικών καταλοίπων με 40% μικρότερο αποτύπωμα!

Όλα τα μεταλλεία παράγουν μια μορφή επεξεργασμένων καταλοίπων που ονομάζονται τέλματα. Για χρόνια η υγρή μάζα των αποβλήτων αυτών αποτελούσε το σημείο τριβής με περιβαλλοντικές οργανώσεις, καθώς ανάμεσα στα βουνά των υπολειμμάτων της εξόρυξης υπήρχαν βαριά και άλλα μέταλλα που θα μπορούσαν να ρυπάνουν το περιβάλλον της περιοχής. Ταυτόχρονα, η αλόγιστη σπατάλη νερού υπήρξε μια ακόμη παράμετρο, που δημιουργούσε προβληματισμό στις επιχειρήσεις που ασχολούνται με την εξόρυξη πολύτιμων μετάλλων. Η απάντηση στα ερωτήματα αυτά που απασχολούν δικαίως τους περιβαλλοντικά ενεργούς πολίτες, αλλά και τις επιχειρήσεις που σέβονται την τοπική κοινότητα, βρίσκεται όπως σε όλες τις παρόμοιες περιπτώσεις στην τεχνολογία. Εδώ και κάποια χρόνια έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος διαχείρισης αποβλήτων που ονομάζεται ξηρή απόθεση.

Οι ξηρές αποθέσεις αποβλήτων κερδίζουν συνεχώς έδαφος στη μεταλλευτική βιομηχανία, καθώς συνδέονται με μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα για την αποθήκευση των αποβλήτων, ενώ επιπλέον ενσωματώνονται καλύτερα στο φυσικό περιβάλλον μετά την ολοκλήρωση της αποκατάστασης. Παραδοσιακά τα τέλματα αποθηκεύονταν σε υγρή μορφή σε μεγάλες εγκαταστάσεις, που αποκαλούνται λίμνες τελμάτων. Προηγμένη όμως τεχνολογία επιτρέπει στις σύγχρονες μονάδες να αφαιρέσουν το νερό από τα τέλματα αυτά, με αποτέλεσμα να προκύψει ένα αμμώδες, ξηρό υλικό. Αυτό στη συνέχεια στοιβάζεται και συμπιέζεται αποφέροντας τεράστια πλεονεκτήματα σε ό, τι αφορά στο περιβαλλοντικό αποτύπωμα της μεταλλευτικής δραστηριότητας. Η διεθνής πρακτική έχει δείξει πως η ξηρή απόθεση συμβάλει στην μικρότερη κατάληψη επιφάνειας των τελμάτων, αλλά και στην εξοικονόμηση νερού, το οποίο μπορεί να ανακυκλωθεί και να χρησιμοποιηθεί και πάλι στην παραγωγική διαδικασία.

Την ίδια ώρα, η τεχνολογία των σημείων απόθεσης των στερεών πλέον τελμάτων συμβάλουν σημαντικά στη μείωση των γεωτεχνικών κινδύνων. Αυτό πρακτικά σημαίνει, πως μέσω της μεθόδου αυτής, ένα μεταλλείο μπορεί να εξασφαλίσει πως τα βαρέα μέταλλα που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το περιβάλλον δεν θα διαρρεύσουν στο υπέδαφος και τους υδροφόρους ορίζοντες της περιοχής. Υπολογίζεται πως το συνολικό αποτύπωμα του έργου διαχείρισης τελμάτων μειώνεται κατά 40% με την μέθοδο της ξηρής απόθεσης. Οι εγκαταστάσεις διαχείρισης τελμάτων με την μέθοδο της ξηρής απόθεσης αποτελούν μια ιδιαίτερα δαπανηρή επένδυση, που όμως εκτός από τα περιβαλλοντικά οφέλη προσφέρει και νέες θέσεις εργασίας πλήρους απασχόλησης κατά τη διάρκεια του έργου.

Στην Ελλάδα η πρωτοπόρος μέθοδος εφαρμόζεται από την Ελληνικός Χρυσός, την εταιρεία που διαχειρίζεται τα μεταλλεία Κασσάνδρας στην Χαλκιδική. Ο Χώρος Ξηρής Απόθεσης που ήδη λειτουργεί στον Κοκκινόλακκα αποτελεί έναν σύγχρονο, ενοποιημένο και κατάλληλα προστατευμένο χώρο ξηρής απόθεσης στην περιοχή του Μαντέμ Λάκκου. Σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε βάσει της βέλτιστης και πλέον σύγχρονης τεχνολογίας για την ασφαλή και περιβαλλοντικά υπεύθυνη διαχείριση και εναπόθεση των μεταλλευτικών καταλοίπων από τις εγκαταστάσεις της Ολυμπιάδας και του Στρατωνίου. Σε αυτόν γίνεται διαχείριση και των μεταλλευτικών καταλοίπων της προγενέστερης δραστηριότητας (1976-1995). Στην Ελληνικός Χρυσός τονίζουν την επιτακτική ανάγκη που υπήρχε για κατάργηση των παλαιών χώρων απόθεσης και την δημιουργία ενός νέου ενοποιημένου χώρου, με προτεραιότητα την προστασία του περιβάλλοντος.

Η εταιρεία έχει εντάξει στον σχεδιασμό της τη δημιουργία ενός δεύτερου χώρου ξηρής απόθεσης στις Σκουριές, ένα υψηλής περιεκτικότητας κοίτασμα χρυσού-χαλκού. Κι εδώ προτεραιότητα παραμένει η μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος, απελευθερώνοντας εκτάσεις που δεν θα χρησιμοποιούνταν χωρίς την τεχνολογία αυτή (486 στρέμματα στη λεκάνη του «Λοτσάνικου») και  εξοικονομώντας σημαντικές ποσότητες νερού από τη διαδικασία της αφύγρανσης. Με την ολοκλήρωση μάλιστα της δραστηριότητας, ο χώρος ξηρής απόθεσης θα ενσωματωθεί πλήρως στο ανάγλυφο της περιοχής μέσω του έργου περιβαλλοντικής αποκατάστασης.