Volcán Isla Blanca, Nueva Zelanda. Este es uno de los muchos volcanes en todo el mundo que descargan calor, fluidos ricos en metales a la atmósfera. En el caso de White Island, la descarga asciende a unas 100 toneladas anuales de cobre y 4,5 kg anuales de oro. No todos los metales de los fluidos volcánicos llegan a la superficie, de hecho, la mayoría se conserva en profundidad. El desafío para la minería verde es aprovechar los fluidos ricos en metales que quedan atrapados bajo tierra y la energía geotérmica asociada. Crédito:Profesor Richard Arculus, Universidad Nacional Australiana
Científicos de la Universidad de Oxford demuestran cómo es posible extraer directamente metales valiosos de fluidos salados calientes ('salmueras') atrapados en rocas porosas a profundidades de alrededor de 2 km por debajo de volcanes inactivos. Proponen este enfoque radical de minería verde para proporcionar metales esenciales para un futuro neto cero:cobre, oro, zinc, plata y litio, de forma sostenible.
El magma debajo de los volcanes libera gases que se elevan hacia la superficie. Estos gases son ricos en metales. A medida que cae la presión, los gases se separan en vapor y salmuera. La mayoría de los metales disueltos en el gas magmático original se concentran en la salmuera densa, que a su vez queda atrapado en la roca porosa. El menos denso, y el vapor empobrecido en metal continúa subiendo a la superficie, donde puede formar fumarolas, como los que se ven en muchos volcanes activos.
En un nuevo periódico publicado hoy en Ciencia Abierta , Científicos de Oxford, con sede en el Departamento de Ciencias de la Tierra, revela como esta atrapado, La salmuera subterránea es un potencial 'mineral líquido' que contiene una gran cantidad de metales valiosos, incluido el oro, cobre y litio, que podría explotarse extrayendo los fluidos a la superficie a través de pozos profundos.
Sus modelos muestran que las salmueras contienen potencialmente varios millones de toneladas de cobre. El cobre es un metal clave para hacer la transición al cero neto, por su importancia en la generación y transmisión de electricidad, y vehículos eléctricos.
Profesor Jon Blundy, basado en el Departamento de Ciencias de la Tierra y autor principal, dice que "llegar a cero generará una demanda sin precedentes de recursos naturales de metales, demanda que el reciclaje por sí solo no puede satisfacer. Necesitamos pensar en baja energía, formas sostenibles de extraer metales del suelo. Los volcanes son un objetivo obvio y omnipresente ".
El documento también muestra cómo la energía geotérmica será un subproducto significativo de un enfoque de minería verde, lo que significa que las operaciones en boca de pozo serán neutras en carbono.
La minería convencional extrae metales, como el cobre, de pozos profundos o minas subterráneas en forma de minerales sólidos que luego necesitan ser triturados y procesados. En el caso del cobre, más del 99% de la roca triturada son desechos. Estas minas tienen un impacto medioambiental, muy caro de construir y desmantelar, producir enormes montones de relaves de roca estéril, y son muy exigentes en energía y CO 2 -productor.
La perspectiva de extraer metales en forma de solución de los pozos reduce el costo de extracción y procesamiento de minerales, plus aprovecha la energía geotérmica para impulsar las operaciones. Esto reduce enormemente el impacto medioambiental de la producción de metales.
Profesor Blundy, dice que "los volcanes activos de todo el mundo descargan a la atmósfera cantidades prodigiosas de metales valiosos. Parte de esta dotación de metales no llega a la superficie, pero queda atrapado como fluidos en rocas calientes a unos 2 km de profundidad. La minería verde representa una forma novedosa de extraer tanto los fluidos que contienen metales como la energía geotérmica, de una manera que reduce drásticamente el impacto ambiental de la minería convencional ".
La investigación es parte de un esfuerzo internacional (entre el Reino Unido y Rusia) que utiliza vulcanología, modelado hidrodinámico, geoquímica, geofísica y experimentos de alta temperatura.
El equipo ha trabajado en el núcleo de perforación de varios sistemas geotérmicos profundos (en Japón, Italia, Montserrat, Indonesia, México) para confirmar sus predicciones de salmueras ricas en metales.
Profesor Blundy, que ahora está financiado por una cátedra de investigación de la Royal Society para trabajar en volcanes y minería verde, dice que "la minería verde es un desafío científico y de ingeniería que esperamos que tanto los científicos como los gobiernos adopten en el camino hacia el cero neto".
Los científicos dicen que los estudios geofísicos de los volcanes muestran que casi todos los volcanes activos e inactivos albergan una 'lente' potencialmente explotable de salmuera rica en metales. Esto significa que la exploración de metales puede no estar limitada a relativamente pocos países como lo está actualmente (Chile, NOSOTROS., Perú, Porcelana, República Democrática del Congo, etc.), debido a la ubicuidad de los volcanes en todo el mundo.
Los principales riesgos son tecnológicos. El proceso consiste en perforar rocas a 2 km de profundidad y a temperaturas de más de 450 ° C. Los fluidos extraídos son corrosivos, que impone límites a los tipos de materiales de perforación. Los fluidos extraídos tienden a descargar su carga de metal en el pozo, un problema conocido como "incrustación" (un poco como la cal en una tetera). La prevención de la formación de incrustaciones requerirá un pensamiento complejo sobre la dinámica del flujo de fluido y el control de presión-temperatura en el pozo. La prevención de la corrosión del pozo requerirá avances en la ciencia de los materiales para crear recubrimientos resistivos.
Según el equipo de Oxford, muchos de estos desafíos ya se están abordando a través de proyectos de perforación geotérmica en caliente. En algunos casos estos proyectos han alcanzado temperaturas superiores a 500 ° C; ocasionalmente han tocado pequeños focos de roca fundida, por ejemplo en Islandia y Hawai.
Asegurar que los fluidos continúen fluyendo hacia el pozo una vez perforado es un problema complejo y la permeabilidad y la porosidad del agua caliente, La roca dúctil es un campo desafiante. El equipo de Oxford ya ha patentado una idea para la extracción de fluidos.
Dicen que el riesgo de desencadenar erupciones volcánicas es muy pequeño, pero debe ser evaluado. No planean perforar el magma en sí, sino en las rocas calientes sobre la cámara de magma, lo que reduce en gran medida el riesgo de encontrar magma
Los científicos han pasado los últimos cinco años "eliminando riesgos" del concepto, y ahora están listos para perforar un pozo exploratorio en un volcán inactivo. Esto aclarará muchos de los riesgos y desafíos descritos, y presagiará un nuevo avance en nuestra comprensión de los volcanes y su inmensa abundancia de energía y metales.
Profesor Blundy, dice que "continuar el trabajo de eliminación de riesgos, que perseguimos en muchos frentes a través de una colaboración internacional, es importante. Igualmente, necesitamos identificar el mejor volcán de prueba para perforar un pozo de exploración ".
Dicen que una 'mina de salmuera' en funcionamiento podría tardar entre cinco y 15 años, dependiendo de qué tan bien se puedan abordar los desafíos.
