Cientistas da Universidade de Oxford demonstram como é possível extrair metais valiosos diretamente de fluidos salgados quentes ('salmouras') presos em rochas porosas em profundidades de cerca de 2 km abaixo de vulcões adormecidos. Eles propõem esta abordagem radical de mineração verde para fornecer metais essenciais para um futuro líquido zero - cobre, ouro, zinco, prata e lítio - de forma sustentável.

O magma sob os vulcões libera gases que sobem em direção à superfície. Esses gases são ricos em metais. Conforme a pressão cai, os gases se separam em vapor e salmoura. A maioria dos metais dissolvidos no gás magmático original ficam concentrados na salmoura densa, que por sua vez fica preso na rocha porosa. Quanto menos denso, e o vapor esgotado de metal continua até a superfície, onde pode formar fumarolas, como aqueles vistos em muitos vulcões ativos.

Em um novo jornal, publicado hoje em Ciência Aberta , Cientistas de Oxford, baseado no Departamento de Ciências da Terra, revelar como isso está preso, a salmoura subterrânea é um "minério líquido" em potencial que contém uma grande quantidade de metais valiosos, incluindo ouro, cobre e lítio, que poderia ser explorado extraindo os fluidos para a superfície por meio de poços profundos.

Seus modelos mostram que as salmouras contêm potencialmente vários milhões de toneladas de cobre. O cobre é um metal fundamental para fazer a transição para o zero líquido, devido à sua importância na geração e transmissão de eletricidade, e veículos elétricos.

Professor Jon Blundy, baseado no Departamento de Ciências da Terra e autor principal, diz que "Chegar a zero líquido colocará uma demanda sem precedentes sobre os recursos naturais de metal, demanda que a reciclagem por si só não pode atender. Precisamos pensar em baixa energia, formas sustentáveis ​​de extrair metais do solo. Os vulcões são um alvo óbvio e onipresente. "

O artigo também mostra como a energia geotérmica será um subproduto significativo de uma abordagem de mineração verde, o que significa que as operações na cabeça do poço serão neutras em carbono.

A mineração convencional extrai metais, como cobre, de poços profundos ou minas subterrâneas na forma de minérios sólidos que precisam ser triturados e processados. No caso do cobre, mais de 99% da rocha britada são resíduos. Essas minas são ambientalmente impactantes, muito caro para construir e desativar, produzem enormes pilhas de rejeitos de estéril, e são muito exigentes em energia e CO ₂ -produção.

A perspectiva de extrair metais em solução de poços reduz o custo de mineração e processamento de minério, além de explora a energia geotérmica para conduzir as operações. Isso reduz enormemente o impacto ambiental da produção de metal.

Professor Blundy, diz que "vulcões ativos em todo o mundo descarregam para a atmosfera quantidades prodigiosas de metais valiosos. Parte dessa dotação de metal não chega à superfície, mas fica preso como fluidos em rochas quentes a cerca de 2 km de profundidade. A mineração verde representa uma nova maneira de extrair os fluidos portadores de metal e a energia geotérmica, de uma forma que reduz drasticamente o impacto ambiental da mineração convencional. "

A pesquisa faz parte de um esforço internacional (entre o Reino Unido e a Rússia) que usa a vulcanologia, modelagem hidrodinâmica, geoquímica, geofísica e experimentos de alta temperatura.

A equipe trabalhou na perfuração de uma série de sistemas geotérmicos profundos (no Japão, Itália, Montserrat, Indonésia, México) para confirmar suas previsões de salmouras ricas em metais.

Professor Blundy, que agora é financiado por um professor de pesquisa da Royal Society para trabalhar em vulcões e mineração verde, afirma que "a mineração verde é um desafio científico e de engenharia que esperamos que cientistas e governos também abracem no esforço para atingir o zero líquido."

Os cientistas dizem que pesquisas geofísicas de vulcões mostram que quase todos os vulcões ativos e inativos hospedam uma "lente" potencialmente explorável de salmoura rica em metal. Isso significa que a exploração de metal pode não estar limitada a relativamente poucos países como está atualmente (Chile, NÓS., Peru, China, RDC etc), devido à onipresença dos vulcões em todo o mundo.

Os principais riscos são tecnológicos. O processo envolve a perfuração em rocha a 2 km de profundidade e a temperaturas superiores a 450 ° C. Os fluidos extraídos são corrosivos, que coloca limites nos tipos de materiais de perfuração. Os fluidos extraídos tendem a despejar sua carga de metal no poço, um problema conhecido como 'incrustação' (um pouco como calcário em uma chaleira). A prevenção da formação de incrustações exigirá um pensamento complexo sobre a dinâmica do fluxo de fluido e o controle de pressão-temperatura no poço. A prevenção da corrosão do poço exigirá desenvolvimentos na ciência dos materiais para criar revestimentos resistivos.

De acordo com a equipe Oxford, muitos desses desafios já estão sendo enfrentados por meio de profundas, projetos de perfuração geotérmica a quente. Em alguns casos, esses projetos atingiram temperaturas acima de 500 ° C; ocasionalmente, eles bateram em pequenos bolsões de rocha derretida, por exemplo, na Islândia e no Havaí.

Garantir que os fluidos continuem a fluir para o poço, uma vez perfurado, é um problema complexo e a permeabilidade e porosidade do calor, a rocha dúctil é um campo desafiador. A equipe de Oxford já patenteou uma ideia para extração de fluidos.

Dizem que o risco de desencadear erupções vulcânicas é muito pequeno, mas deve ser avaliado. Eles não estão planejando perfurar o próprio magma, mas nas rochas quentes acima da câmara magmática, o que reduz muito o risco de encontrar magma

Os cientistas passaram os últimos cinco anos "arriscando" o conceito, e agora estão prontos para perfurar um poço exploratório em um vulcão adormecido. Isso irá esclarecer muitos dos riscos e desafios descritos, e irá anunciar um novo avanço em nossa compreensão dos vulcões e sua imensa abundância de energia e metais.

Professor Blundy, diz que "continuando o trabalho de redução do risco, que buscamos em muitas frentes por meio de uma colaboração internacional, é importante. Da mesma forma, precisamos identificar o melhor vulcão de caso de teste para perfurar um poço de exploração. "

Eles dizem que uma 'mina de salmoura' em funcionamento pode levar de cinco a 15 anos, dependendo de quão bem os desafios podem ser enfrentados.