Door heel Appalachia sijpelt roestkleurig water verlaten kolenmijnrotsen oranje kleuren en rivierbeddingen met metaal bedekken. Deze zuurafgifte, bekend als zure mijndrainageis een van de meest hardnekkige milieuproblemen in deze regio. Ze ontwrichten het waterleven, corroderen leidingen en kunnen het drinkwater tientallen jaren vervuilen.
Echter, verborgen in de oranje drainage zijn waardevolle metalen bekend als zeldzame aardelementen belangrijk voor veel technologieën waar de VS op vertrouwt, waaronder smartphones, windturbines en militaire vliegtuigen. Uit onderzoek is zelfs gebleken dat concentraties van zeldzame aardmetalen in zuur mijnafval dit kunnen veroorzaken evenredig aan de hoeveelheid erts die wordt gewonnen om zeldzame aardmetalen te winnen.
Dat voorspellen wetenschappers ruim 13.700 mijl Rivierstromen in de VS, vooral in Pennsylvania en West Virginia, zijn vervuild door zure mijnafvoer.
Een nadere blik op de afvoer van zure mijnen uit verlaten mijnen in Pennsylvania door de Pennsylvania Fish and Boat Commission
Wij en onze collega’s aan de West Virginia Universiteit heeft gewerkt om het zure afval in de feloranje rivier om te zetten in een betrouwbare bron van binnenlandse zeldzame aardmetalen terwijl het water wordt gereinigd.
Experimenten tonen aan dat extractie succesvol kan zijn. Als landen ook kunnen bepalen wie eigenaar is van het mijnbouwafval, kan de milieu-impact van mijnbouw helpen een milieuvriendelijke energietoekomst te realiseren.
Zeldzame aardmineralen worden geconfronteerd met risico’s in de toeleveringsketen
Zeldzame aardelementen is een groep van 17 metalen, ook geclassificeerd als essentiële mineralenbelangrijk wordt geacht voor de economie of de veiligheid van het land.
Ondanks hun naam, Zeldzame aardelementen zijn niet zo zeldzaam. Dit mineraal wordt op veel plekken op de planeet gevonden, maar wordt in kleine hoeveelheden gemengd met andere mineralen, waardoor het duur en kostbaar wordt ingewikkeld om te scheiden en te verfijnen.
China controleert ongeveer 70% van de mondiale productie van zeldzame aardmetalen en bijna alle raffinagecapaciteit. Dit biedt bijna een monopolie Chinese regering de macht om prijzen, exportbeleid en toegang tot zeldzame aardmetalen te beïnvloeden. China heeft die macht gebruikt in handelsgeschillen pas in 2025.
De Verenigde Staten, die momenteel ongeveer 80% van de zeldzame aardmetalen die zij gebruiken, importeren, beschouwen de Chinese controle over deze cruciale mineralen als een risico en hebben beslissende actie ondernomen. binnenlandse bronnen vinden A nationale prioriteit.
Hoewel de US Geological Survey dat wel heeft gedaan potentiële locatiekartering om zeldzame aardelementen te extraheren, van exploratie tot productie duurt jaren. Daarom onconventionele bronnenzoals het winnen van zeldzame aardmetalen uit zuur mijnafval, trekt belangstelling.
Mijnafvalproblemen omzetten in oplossingen
Zure mijndrainage ontstaat wanneer sulfidemineralen, zoals pyriet, tijdens de mijnbouw aan lucht worden blootgesteld. Hierbij ontstaat zwavelzuur, dat vervolgens zware metalen zoals koper, lood en kwik uit het omringende gesteente oplost. De metalen komen terecht in grondwater en rivieren, waar het ijzer in het mengsel het water een oranje kleur geeft.
Dure behandelingssystemen kunnen het zuur neutraliseren, waarbij opgeloste metalen zich in een oranje slib in behandelingsvijvers nestelen.
Decennia lang werd het slib behandeld als gevaarlijk afval en op stortplaatsen gedumpt. Maar wetenschappers binnen Universiteit van West-Virginia en het Nationaal laboratorium voor energietechnologie hebben ontdekt dat het concentraties zeldzame aardelementen bevat die vergelijkbaar zijn met die gevonden in gedolven ertsen. Deze elementen zijn ook gemakkelijker te winnen uit zuur mijnafval omdat het water zuur is heb het losgelaten van de omringende rots.
Experimenten hebben aangetoond hoe metalen gewonnen kunnen worden: Onderzoekers verzamelen de modder, scheiden zeldzame aardmetalen met behulp van waterveilige chemicaliën en sturen het schonere water vervolgens terug naar nabijgelegen rivieren.
Het is als mijnbouw zonder te graven, waarbij je van iets gevaarlijks een nuttige hulpbron maakt. Indien verbeterd, kan dit proces dat wel doen lagere schoonmaakkostenhet creëren van lokale banen en het versterken van Amerika’s aanbod van materialen die nodig zijn voor hernieuwbare energie en hightech productie.
Maar er is een probleem: wie is eigenaar van de teruggewonnen mineralen?
Eigendomsvraag
Traditionele mijnwetten hebben betrekking op ondergrondse mineralen, niet op mineralen die worden gewonnen uit water dat op natuurlijke wijze uit verlaten mijnlocaties stroomt.
Non-profitorganisaties die mijnafval verwerken tot schoon water ontvangen vaak publieke middelen die uitsluitend bedoeld zijn voor het opruimen van het milieu. Als deze groepen teruggewonnen zeldzame aardmetalen gaan verkopen, kunnen ze inkomsten genereren voor meer rivierschoonmaakprojecten, maar lopen ze ook het risico in botsing te komen met subsidievoorwaarden of non-profitregels.
Om de beleidsuitdagingen beter te begrijpen, hebben we ondervraagde mijnwaterzuiveringsbedrijven door Pennsylvania en West Virginia. De meeste verwerkingssystemen vallen onder overeenkomsten van grondeigenaren waarbij exploitanten geen permanente eigendomsrechten hebben. De meeste exploitanten zeggen dat “onzekerheid over eigendom” een van de grootste belemmeringen is voor investeringen in projecten voor de terugwinning van zeldzame aardmetalen. miljoenen dollars kosten.
Het is niet verrassend dat waterzuiveringsbedrijven die eigenaar zijn van de grond waarop de waterzuivering wordt uitgevoerd doorgaans meer geïnteresseerd zijn in de winning van zeldzame aardelementen.
West Virginia heeft in 2022 stappen ondernomen om het herstel van zeldzame aardmetalen, de innovatie en het opruimen van zure mijnen te vergroten. A nieuwe wet het eigendom van teruggevonden zeldzame aardelementen teruggeven aan degene die ze heeft gewonnen. Tot nu toe is de wet niet toegepast op grootschalige projecten.
Over de grens, Pennsylvania Barmhartige Samaritaan en milieuwetten beschermt vrijwilligers die mijnwater behandelen tegen aansprakelijkheid, maar zegt niets over eigendom.
Dit onderscheid is belangrijk. Duidelijke regelgeving zoals die in West Virginia biedt meer zekerheid, terwijl een gebrek aan begeleiding in Pennsylvania bedrijven en non-profitorganisaties kan doen aarzelen om dure restauratieprojecten uit te voeren. Onder de door ons ondervraagde verwerkingsbedrijven was de belangstelling voor de extractie van zeldzame aardmetalen twee keer zo groot in West Virginia als in Pennsylvania.
De economie van afval naar waarde
Het terugwinnen van zeldzame aardmetalen uit mijnwater zal de conventionele mijnbouw niet vervangen. De hoeveelheden die beschikbaar zijn op afwateringslocaties zijn veel kleiner dan die geproduceerd door grote mijnen, hoewel de concentraties even hoog zijn, en de technologie om deze uit mijnafval te winnen is nog in ontwikkeling.
Het gebruik van mijnbouwafval biedt echter een veelbelovende manier om de aanvoer van zeldzame aardmetalen uit binnenlandse bronnen aan te vullen en de milieukosten te helpen compenseren bij het opruimen van vervuilde rivieren.
Voorstudie laat zien dat de terugwinning van zeldzame aardmetalen met behulp van technologieën die momenteel worden ontwikkeld winstgevend kan zijn, vooral wanneer het project ook aanvullende kritische materialen terugwint, zoals kobalt en mangaan, die worden gebruikt in industriële processen en batterijen. Extractiemethode is wordt ook steeds beterwaardoor het proces veiliger, schoner en goedkoper wordt.
Stimulansen van de overheidonderzoeksfinanciering en publiek-private partnerschappen kunnen deze vooruitgang versnellen subsidies ondersteunen de winning van fossiele brandstoffen en heeft bijgedragen aan de toename van zonne- en windenergie bij het leveren van elektriciteit.
Het behandelen van zure mijndrainage en het winnen van waardevolle zeldzame aardmetalen biedt een manier om vervuiling in welvaart om te zetten. Het creëren van beleid dat eigenaarschap verduidelijkt, investeert in onderzoek en verantwoord herstel ondersteunt, kan ervoor zorgen dat gemeenschappen in de Appalachen profiteren van dit nieuwe hoofdstuk, een hoofdstuk waarin schoonmaak en groene energie tegelijkertijd vooruitgang kunnen boeken.
Helene Nguemgaing is klinisch assistent-professor van kritische hulpbronnen en duurzaamheidsanalyse bij Universiteit van Maryland.
Alan Collins is hoogleraar economie van natuurlijke hulpbronnen aan de Universiteit van New York Universiteit van West-Virginia.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Gesprek onder een Creative Commons-licentie. Lezen origineel artikel.
