Vanaf de andere kant van de Appalachen sijpelt roestkleurig water door verlaten kolenmijnenrotsen oranje kleuren en stroombeddingen bedekken met metalen. Deze zuurlozingen, bekend als zure mijndrainageze behoren tot de meest hardnekkige milieuproblemen in de regio. Ze ontwrichten het waterleven, corroderen leidingen en kunnen het drinkwater tientallen jaren vervuilen.
In die oranje drainage zitten echter edelmetalen verborgen die bekend staan als zeldzame aardelementen essentieel voor veel technologieën waar de Verenigde Staten op vertrouwen, waaronder smartphones, windturbines en militaire vliegtuigen. Uit onderzoek is zelfs gebleken dat de concentraties van zeldzame aardmetalen in zuur mijnafval hoog kunnen zijn vergelijkbaar met de hoeveelheid mineralen die worden gewonnen om zeldzame aardmetalen te winnen.
Wetenschappers waarderen het ruim 13.700 mijl De Amerikaanse waterwegen, vooral in Pennsylvania en West Virginia, zijn vervuild door zuur mijnafval.
Een nadere blik op de zuurafvoer uit verlaten mijnen in Pennsylvania door de Pennsylvania Fish and Boat Commission
Wij en onze collega’s van de West Virginia Universiteit ze hebben eraan gewerkt hoe ze het zure afval in die feloranje stromen kunnen omzetten in een betrouwbare binnenlandse bron voor zeldzame aardmetalen, terwijl ze tegelijkertijd het water opruimen.
Experimenten tonen aan dat extractie kan werken. Als staten ook zouden kunnen achterhalen wie de eigenaar is van mijnafval, zouden de milieukosten van mijnbouw kunnen bijdragen aan een schone energietoekomst.
Zeldzame aardmetalen lopen een risico in de toeleveringsketen
Zeldzame aardelementen zijn een groep van 17 metalen, ook geclassificeerd als kritische mineralenvan vitaal belang wordt geacht voor de economie of de veiligheid van het land.
Ondanks hun naam, zeldzame aardelementen zijn niet zo zeldzaam. Ze worden op veel plaatsen op de planeet aangetroffen, maar in kleine hoeveelheden vermengd met andere mineralen, waardoor ze duur en duur worden complex om te scheiden en te verfijnen.
China controleert ongeveer 70% van de mondiale productie van zeldzame aardmetalen en bijna alle raffinagecapaciteit. Dit bijna-monopolie geeft de Chinese regering de macht om prijzen, exportbeleid en toegang tot zeldzame aardmetalen te beïnvloeden. China heeft deze macht gebruikt in handelsgeschillen uiterlijk in 2025.
De Verenigde Staten, die momenteel ongeveer 80% van de zeldzame aardelementen die zij gebruiken, importeren, zien de Chinese controle over deze cruciale mineralen als een risico en hebben lokalisatie van interne bronnen A nationale prioriteit.
Hoewel de US Geological Survey dat wel was het in kaart brengen van potentiële locaties voor de winning van zeldzame aardelementen, van exploratie naar productie het duurt jaren. Dit is waarom onconventionele bronnenzoals de winning van zeldzame aardelementen uit zuur mijnafval, staan in de belangstelling.
Het mijnafvalprobleem omzetten in een oplossing
Zure mijndrainage ontstaat wanneer sulfidemineralen, zoals pyriet, tijdens de mijnbouw aan lucht worden blootgesteld. Hierdoor ontstaat zwavelzuur, dat vervolgens zware metalen zoals koper, lood en kwik uit het omringende gesteente oplost. De metalen komen terecht in grondwater en beken, waar het ijzer in het mengsel het water een oranje kleur geeft.
Dure behandelingssystemen kunnen het zuur neutraliseren, waarbij de opgeloste metalen bezinken in een oranje slib in behandelingsvijvers.
Decennia lang werd dat slib behandeld als gevaarlijk afval en naar stortplaatsen getransporteerd. Maar wetenschappers a Universiteit van West-Virginia en de Nationaal Laboratorium voor Energietechnologieën ze ontdekten dat het concentraties zeldzame aardelementen bevat die vergelijkbaar zijn met die in gedolven mineralen. Deze elementen zijn ook gemakkelijker te winnen uit zuur mijnafval omdat het water zuur is ze hebben ze al vrijgelaten van de omringende rots.
Experimenten hebben aangetoond hoe metalen gewonnen kunnen worden: De onderzoekers verzamelden het slib, scheidden de zeldzame aardelementen met behulp van waterveilige chemicaliën en brachten het schonere water vervolgens terug naar nabijgelegen waterwegen.
Het is als mijnbouw zonder te graven, waarbij je iets schadelijks in een nuttige hulpbron verandert. Als dit proces wordt uitgebreid, zou dit kunnen gebeuren 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?
De kwestie van eigendom
De traditionele mijnbouwwet heeft 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 financiering die uitsluitend bedoeld is voor het opruimen van het milieu. Als deze groepen teruggewonnen zeldzame aardmetalen zouden gaan verkopen, zouden ze inkomsten kunnen genereren voor verdere schoonmaakprojecten voor waterwegen, maar ze zouden ook het risico kunnen lopen de subsidievoorwaarden of de regels van non-profitorganisaties te schenden.
Om de politieke uitdagingen beter te begrijpen, hebben we interviewde exploitanten van mijnwaterzuiveringsinstallaties door Pennsylvania en West-Virginia. De meeste zuiveringssystemen waren onderworpen aan grondeigendomsregelingen waarbij exploitanten geen permanente eigendomsrechten hadden. De meeste exploitanten zeiden dat “onzekerheid over eigendom” een groot obstakel is voor investeringen in het herstel van zeldzame aardmetalen. miljoenen dollars kosten.
Het is niet verrassend dat waterzuiveringsbedrijven die eigenaar waren van het land waar de behandeling werd uitgevoerd veel waarschijnlijker geïnteresseerd waren in het winnen van zeldzame aardmetalen.
West Virginia heeft in 2022 stappen ondernomen om het herstel van zeldzame aardmetalen, innovatie en het opruimen van de drainage van zure mijnen te bevorderen. A nieuwe wet schrijft het eigendom van teruggevonden zeldzame aardelementen toe aan degenen die ze extraheren. Tot nu toe is de wet niet toegepast op grootschalige projecten.
Over de grens, in Pennsylvania Milieu Good Samaritan Act beschermt vrijwilligers die mijnwater behandelen tegen aansprakelijkheid, maar zegt niets over eigendom.
Dit verschil is belangrijk. Duidelijke regels zoals die in West Virginia bieden meer zekerheid, terwijl het gebrek aan begeleiding in Pennsylvania bedrijven en non-profitorganisaties kan doen aarzelen om kostbare herstelprojecten uit te voeren. Onder de door ons geïnterviewde verwerkingsbedrijven was de belangstelling voor de winning van zeldzame aardmetalen in West Virginia twee keer zo groot als in Pennsylvania.
De afvaleconomie moet worden vergroot
Het terugwinnen van zeldzame aardmetalen uit mijnwater zal de conventionele mijnbouw niet vervangen. De hoeveelheden die beschikbaar zijn op afwateringslocaties zijn veel lager dan die geproduceerd door grote mijnen, hoewel de concentratie even hoog kan zijn, en de technologie om deze uit mijnafval te winnen wordt nog steeds ontwikkeld.
Het gebruik van mijnafval biedt echter een veelbelovende manier om de aanvoer van zeldzame aardmetalen aan te vullen met een binnenlandse bron en de milieukosten te helpen compenseren bij het opruimen van vervuilde waterwegen.
Eerste studies suggereren dat het terugwinnen van zeldzame aardelementen met behulp van vandaag ontwikkelde technologieën winstgevend zou kunnen zijn, vooral wanneer projecten ook aanvullende kritische materialen terugwinnen, zoals kobalt en mangaan, die worden gebruikt in industriële processen en batterijen. Extractiemethoden Ik ben ook verbeterenwaardoor het proces veiliger, schoner en zuiniger wordt.
Stimulansen van de overheidOnderzoeksfinanciering en publiek-private partnerschappen zouden deze vooruitgang kunnen versnellen subsidies ondersteunen de winning van fossiele brandstoffen en ze hebben de elektriciteitsvoorziening door zonne- en windenergie helpen groeien.
Het behandelen van de zure mijndrainage en het extraheren van de waardevolle zeldzame aardelementen biedt een manier om vervuiling in welvaart om te zetten. Het creëren van beleid dat eigenaarschap verduidelijkt, investeert in onderzoek en het ondersteunen van verantwoord herstel zou ervoor kunnen zorgen dat gemeenschappen in de Appalachen profiteren van dit nieuwe hoofdstuk, waarin reinheid en schone energie samen vooruitgaan.
Hélène Nguemgaing is assistent-klinisch hoogleraar kritieke hulpbronnen en duurzaamheidsanalyses aan de Universiteit van New York 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 Het gesprek onder een Creative Commons-licentie. Lees de origineel artikel.
