تقنيات جديدة لتنقية النحاس الذي يحتاجه العالم دون الحاجة إلى الصهر الملوث!
في مختبر في نيوارك، نيو جيرسي، سائل رمادي يدور بقوة داخل مفاعل بحجم بطيخة صغيرة. هنا، يستخدم العلماء من شركة التكنولوجيا التعدينية الناشئة “ستيل برايت” معدنًا نادرًا هو الفاناديوم لاستخراج معدن شائع هو النحاس من خامات يصعب أو يكلف معالجتها على صناعة التعدين اليوم.
إذا كانت النتائج الواعدة التي تحققها “ستيل برايت” في الكؤوس والزجاجات يمكن تكرارها على نطاق أكبر بكثير، فقد يفتح ذلك موارد ضخمة من النحاس لانتقال الطاقة.
لا تعتبر “ستيل برايت” الشركة الوحيدة التي تسعى إلى ثورة في إنتاج النحاس. فقد أعلنت مجموعة من الشركات الناشئة ذات الأهداف المماثلة عن شراكات مع شركات تعدين كبرى وجمعت عشرات الملايين من الدولارات كاستثمارات. تدعي هذه الشركات أن تقنيتها يمكن أن تساعد في تلبية شهية البشرية المتزايدة لهذا المعدن، بينما تقلل بصمة الصناعة البيئية.
قال كارتر شميت، رئيس موظفي “ستيل برايت”، لموقع غريست: “نحن نواجه طلبًا غير مسبوق على النحاس، وهذا مرتبط حقًا بالكهرباء لكل شيء”.
لا يمكن للعالم تحقيق أهدافه المناخية بدون النحاس الذي يلعب دورًا مركزيًا في التقنيات اللازمة لإزالة الكربون. فأسلاك النحاس هي جوهر شبكات الكهرباء العالمية التي ستحتاج إلى التوسع بشكل هائل لتوفير المزيد من الطاقة المتجددة. كما تعتمد توربينات الرياح والألواح الشمسية والمركبات الكهربائية وبطاريات الليثيوم أيون جميعها على هذا المعدن أيضًا. ومع نمو سوق هذه التقنيات، يُتوقع أن يرتفع الطلب على العنصر التاسع والعشرين تقريباً ثلاثة أضعاف بحلول عام 2040.
في الوقت نفسه، يستنفد عمال المناجم للنحاس احتياطياتهم ذات الجودة العالية. يتم العثور على النحاس القابل للاستخراج اقتصاديًا في الصخور المعروفة باسم خامات الكبريتيد الأولي للنحاس. بعد سحقها وطحنها إلى مسحوق ناعم، يتم تركيز النحاس داخل خامات الكبريتيد الأولي باستخدام مواد كيميائية قبل إرساله إلى مصهر حيث يتم تنقيته عند درجات حرارة عالية.
تنتج عملية تركيز وصهر النحاس مزيجاً ساماً يسمى المخلفات المعدنية وخلطة من الملوثات الهوائية بما في ذلك الرصاص والزرنيخ. وفي الولايات المتحدة الأمريكية تحمل قبيلة أمريكية أصلية واحدة – شعب سان كارلوس أباتشي – العبء الأكبر لتلك التلوثات. يقع اثنان من ثلاثة مصاهر نحاس أمريكية ضمن بضعة أميال من حدود محمية القبيلة في جنوب شرق أريزونا وهما يعدان بين أسوأ مصادر انبعاث الرصاص في البلاد.
قال جيم بييو، مدير ممارسة الهواء النظيف لدى شركة المحاماة البيئية “إيرث جاستس”: “هذه المواد لا تختفي”. وأضاف: “إنها تعود إلى الأرض وتلوث المجتمعات المحيطة بها بشكل دائم”.
بالإضافة إلى الملوثات الهوائية ، فإن مصاهر النحاس تتطلب طاقة كبيرة وعادة ما تحتاج إلى الوقود الأحفوري مما يزيد التكاليف بالإضافة إلى انبعاث الكربون. إذا كان الخام ذو جودة منخفضة (أي أن تركيز النحاس منخفض جدًا) فلا تستطيع الشركات استخراج ما يكفي لتغطية تكلفة استخراجه.
لكن عالميًا تحتوي خامات الكبريتيد الأولي المنخفضة الجودة على كميات هائلة من النحاس. وقد قدرت تقرير صادر عن جولدمان ساكس أنه يجلس أكبر خمسة منتجين للنحاس حول العالم على “مليارات الأطنان” مثل هذه الخامات – وهو مقدار يجعل العجز المتوقع البالغ 5-6 مليون طن خلال العقد المقبل يبدو ضئيلًا جدًا.أخبر أندريه أودوراغو، الرئيس التنفيذي لشركة “سيبو” الناشئة التي تتخذ من سانتياغو، تشيلي مقراً لها، موقع “غريست”: “إنها في شكل … أصعب لاستخراجها باستخدام العمليات التقليدية”.
تأسست شركة سيبو في عام 2021، وهي واحدة من عدة شركات ناشئة في مجال تكنولوجيا التعدين التي تقترح نهجاً جديداً قديماً لاستخراج النحاس من خامات الكبريتيد منخفضة الدرجة: وهي عملية تُعرف باسم “التسرب السطحي”. يتم استخدام التسرب السطحي بالفعل لمعالجة الصخور المتآكلة الموجودة نحو قمة معظم الرواسب، والتي تمثل حوالي 20 بالمائة من النحاس المستخرج اليوم. يقوم عمال المناجم بمعالجة هذه الصخور في الموقع عن طريق سحق الصخور وتكديسها في كومة ورشها بحمض يتخلل عبر الصخور ويحرر المعدن الثمين. تنتج هذه العملية تلوثًا وانبعاثات كربونية أقل بكثير مقارنةً بصهر النحاس التقليدي – ولكن حتى وقت قريب، لم يتمكن أحد من معرفة كيفية جعلها تعمل بكفاءة لخامات الكبريتيد الأولية.
تدعي شركة سيبو أنها قادرة على استعادة كميات كبيرة من النحاس باستخدام نهج استخراج كيميائي يتضمن تغيير الظروف الحرجة في الخام المسحوق، مثل درجة الحموضة وتركيز الأكسجين، مما يسهل على الحمض العمل. تقول سيبو إن عمليتها مرنة ويمكن أن تستوعب مجموعة واسعة من الظروف الجيولوجية والبيئية التي قد تواجهها الشركات في أجزاء مختلفة من العالم – أو حتى أجزاء مختلفة من نفس الحفرة تحت الأرض. قالت كاتالينا أوريخولا، المديرة التقنية للشركة: “ما نقوم بتطويره هو منصة جيولوجية كاملة” يمكن تعديلها بناءً على تلك الظروف المتغيرة.
لم تكشف شركة سيبو عن العديد من تفاصيل عمليتها التي اختبرتها بشكل أساسي على نطاق المختبر. لكن الشركة حصلت بالفعل على 36 مليون دولار أمريكي تمويل رأس المال الاستثماري لتوسيع نطاق عملها، بما في ذلك التمويل الذي قدمته شركات صناعية كبيرة مثل BHP Ventures ، الذراع الاستثمارية لأحد أكبر منتجي النحاس في العالم. وفي نوفمبر الماضي، بدأت سيبو أولى تجاربها التجريبية مع شركة Glencore للتعدين Lomas Bayas ، ومقرها صحراء أتاكاما التشيلية.
شركة تعدين ناشئة أخرى هي Jetti Resources تقوم بالفعل بمعالجة خامات الكبريتيد الأولية تجارياً باستخدام التسرب السطحي. وقد طورت الشركة المتمركزة بولاية كولورادو محفزًا خاصًا يغير سطح المعادن المسحوقة ويساعد الحمض على التغلغل لاستخراج النحاس. بدأت Jetti نشر تقنيتها تجارياً عام 2019 بمناجم Capstone Copper’s Pinto Valley بولاية أريزونا. حيث تقول Jetti إنه عند مواقع التسرب حيث يُستخدم محفز الشركة قد ضاعفت الإنتاج.
قال نيلسون مورا المدير التقني لـJetti: “نعتقد أن محفزنا هو التكنولوجيا الوحيدة المتاحة تجارياً لإنتاج النحاس اقتصادياً من الكالكوبيريت”، وهو معدن كبريتيدي أولي يمثل حوالي 70 بالمائة من احتياطيات النحاس غير المستغلة.
تعتقد هولي بريدجووتر مديرة شركة Unearthed Solutions الأسترالية للابتكار التعدين أن الشركات الناشئة مثل Ceibo وJetti تقدم وعوداً - رغم نقص نتائج الاختبارات العامة.
وقالت: “بخلاف ذلك لن تعمل جميع هذه الشركات التعدين معها”. “كانوا سيتوقفون عن التجارب قبل وقت طويل إذا لم يكن هناك قيمة تظهر”.
ومع ذلك فإن عملية التسرب السطحي لها قيود اقتصادية وتكنولوجية؛ فقد يستغرق الأمر أسابيع إلى شهور لتعمل المواد الكيميائية عبر كومة الصخور لاستخراج النحاس الذي عادة ما يكون أقل من 1 بالمائة مما هو موجود فيها. ولا تدعي أي شركة أنها تستطيع استخراج كل شيء؛ حيث أخبرت Jetti موقع غريست أن عمليتها يمكن أن تستعيد بين 40 إلى 70 بالمائة من النحاس الموجود بالكالكوبيريت مقارنة بـ15 إلى 30 بالمائة لعمليات التسرب التقليدية.” قال أودوراغو إن تقنية Ceibo يمكن أن تستعيد بين 70 إلى 80 بالمائةمن نحاس الخامات الكبريتيد الأولية خلال فترة زمنية معقولة”.
على النقيض زعمت Still Bright أنها تستطيع استخراج ما يصل إلى99%من نحاس الخامات الكبريتيد الأولية خلال دقائق معدودة.
تقنية Still Bright المعروفة باسم ”التسريب الكهربائي الاختزالي”، تبدأ بتركيز نحاسي مشابه لما يعمل به المصاهرون؛ بدلاًمن صهر المعدن تجمع Still Bright بينه وبين محلول فانياديوم سائل يتفاعل الفانياديوم معالنحاس محرراً إياهمن المعادن الكبريتيد قبل إعادة تدويره داخل جهاز كهربائي مستوحى مِن بطاريات تدفق الفانياديوم .مثل عملية التسريب السطحي يمكن تنفيذ هذه العمليةفي الموقع داخل أحد أجهزة خلط ستيل برايت بدلاً مِن منشأة صهر منفصلة.
الميزة الرئيسية لتقنية ستيل برايت كما يقول شميت هيأن الفانياديوم والنحاس يتفاعلان بقوة مذهلة مع بعضهما البعض.”يمكنك استخراجالنحاس بسهولة وسرعة عند درجة حرارة وضغط محيطين”، قال شميت.
تخطط شركة “ستيل برايت” في البداية لتسويق تقنيتها كوسيلة لاستخراج النحاس من خامات صعبة بشكل خاص لا يمكن صهرها اليوم، بالإضافة إلى نفايات المناجم. وفي النهاية، تأمل الشركة في تقديم بديل أكثر استدامة لصهر خامات النحاس عالية الجودة. بينما تنتج عملية “ستيل برايت” بعض المخلفات، فإنها تتجنب الملوثات الهوائية السامة المرتبطة بالصهر، وكذلك انبعاثات الكربون المحتملة. وبما أن معدات “ستيل برايت” كهربائية بالكامل، يمكن تشغيلها بواسطة الطاقة المتجددة، كما يقول شميت.
لقد قامت “ستيل برايت” بالتحقق من عمليتها على نطاق المختبر وتعمل على إعداد أول مشروع تجريبي داخلي لها، والذي تتوقع الانتهاء منه بحلول عام 2026.
رفض المحامي في منظمة “إيرث جاستيس”، بيو، التعليق على جدوى هذه التقنيات الجديدة كبديل لصهر النحاس. لكنه قال إن إيجاد طرق بديلة لتنقية النحاس هو أمر “مهم جداً” لضمان عدم تحمل المجتمعات الضعيفة التكاليف.
قال بيو: “سنستخدم النحاس لفترة طويلة قادمة. يجب أن نفكر كيف نحصل على هذا النحاس دون استخدام هذه التقنيات القديمة التي تلوث كثيراً.”
بينما يأمل شميت وآخرون في أنهم يستطيعون تقديم طرق تنقية أنظف إلى السوق، فإن تعدين النحاس له آثار إضافية لا يمكن لأساليب المعالجة المحسنة معالجتها. بغض النظر عن تقنية الاستخراج المستخدمة، يمكن لمناجم النحاس تدمير المواطن الطبيعية وخلق الغبار وتلويث المياه واستنزاف موارد المياه العذبة والتدخل في وصول الشعوب الأصلية إلى الممارسات الثقافية والمواقع المقدسة. تواجه الصناعة ردود فعل قوية بسبب هذه الآثار السلبية؛ حيث يقوم الناشطون والجهات التنظيمية بتعطيل وإغلاق مشاريع كبيرة في السنوات الأخيرة. وفي بنما، أصدرت الحكومة أمرًا مؤخرًا بإغلاق منجم نحاس كبير بعد احتجاجات جماهيرية حول التهديد الذي يشكله للمياه وأمر قضائي يعتبر المشروع غير دستوري. وفي أريزونا، تحارب مجموعة أصلية لمنع شركتي ريو تينتو وBHP من تعدين احتياطي ضخم من النحاس يقع تحت أراض تعتبر مقدسة.
تقول ثيا ريوفرانكوس ، عالمة السياسة في كلية بروفيدنس التي تدرس استخراج الموارد وتغير المناخ ، إنه “من الجدير بالذكر” أن العديد من عمالقة التعدين الذين يستثمرون الأموال في أساليب معالجة جديدة للنحاس – بما في ذلك ريو تينتو وBHP – يتعرضون أيضًا للانتقادات بسبب الآثار الضارة للتعدين. سواء كانت هذه الشركات تخطط لإصلاحات بيئية أكثر شمولاً أم لا ، تقول ريوفرانكوس إن استثمارهم في شركات التكنولوجيا النظيفة يسلط الضوء على حقيقة أن صناعة التعدين ، جنبًا إلى جنب مع العديد من المستثمرين المناخيين ، بدأت تسوق استخراج الموارد كحل للمناخ.
قال شميت: “هذا هو التركيز الناشئ في عالم رأس المال الاستثماري – دعم الشركات الناشئة المبكرة التي تعمل ضمن مجال المعادن الحرجة”. “في جميع المراحل: التعدين والسحق والطحن وحتى التنقية… كل ذلك مطلوب.”
ملاحظة المحرر: إيرث جاستيس هي معلن لدى غريست . ولا تلعب الإعلانات أي دور في قرارات التحرير الخاصة بغريست.
