Michael Vanden Berg, geólogo do Utah Geological Survey, examina um afloramento de carvão perto da antiga mina Star Point, em Utah. Crédito:Lauren Birgenheier, Universidade de Utah Os depósitos de minerais considerados críticos, necessários para a transição dos sistemas energéticos mundiais para longe dos combustíveis fósseis, podem, ironicamente, estar co-localizados com depósitos de carvão que foram extraídos para produzir o combustível fóssil mais implicado nas alterações climáticas.
Agora, uma pesquisa liderada pela Universidade de Utah documentou concentrações elevadas de um subconjunto chave de minerais críticos, conhecidos como elementos de terras raras, ou REEs, em minas ativas que circundam o cinturão de carvão de Uinta, no Colorado e Utah. O trabalho foi publicado na revista Frontiers in Earth Science .
Estas descobertas abrem a possibilidade de que estas minas possam ver um fluxo de recursos secundários na forma de metais utilizados em energia renovável e inúmeras outras aplicações de alta tecnologia, de acordo com a coautora do estudo Lauren Birgenheier, professora associada de geologia e geofísica.
“O modelo é que se você já está movendo rochas, você poderia mover um pouco mais de rocha para obter recursos para a transição energética?” Birgenheier disse. "Nessas áreas, estamos a descobrir que os elementos de terras raras estão concentrados em unidades de xisto de grão fino, os xistos lamacentos que estão acima e abaixo das camadas de carvão."
Esta pesquisa foi conduzida em parceria com o Utah Geological Survey e o Colorado Geological Survey como parte do projeto Carbon Ore, Rare Earth and Critical Minerals, ou CORE-CM.
Embora estes metais sejam cruciais para a produção nos EUA, especialmente em tecnologias de ponta, eles são em grande parte provenientes do exterior.
“Quando falamos deles como ‘minerais críticos’, grande parte da criticidade está relacionada à cadeia de abastecimento e ao processamento”, disse Michael Free, professor de engenharia metalúrgica. "Este projeto foi concebido com base na análise de algumas fontes domésticas alternativas não convencionais para esses materiais."
A associação entre carvão e depósitos de REE foi bem documentada noutros locais, mas poucos dados foram anteriormente recolhidos ou analisados nos campos de carvão do Utah e do Colorado.
A geóloga Lauren Birgenheier da Universidade de Utah inspeciona amostras na pilha de resíduos de processamento de carvão. Crédito:Michael Vanden Berg, Serviço Geológico de Utah
“O objetivo deste projeto de fase um era coletar dados adicionais para tentar entender se isso valia a pena ser perseguido no Ocidente”, disse o coautor do estudo Michael Vanden Berg, gerente do programa de energia e minerais do Serviço Geológico de Utah. “Existe enriquecimento de elementos de terras raras nessas rochas que poderia fornecer algum tipo de subproduto ou valor agregado à indústria de mineração de carvão?”
Os pesquisadores analisaram 3.500 amostras de 10 minas, quatro pilhas de resíduos de minas, sete núcleos estratigraficamente completos e até algumas pilhas de cinzas de carvão próximas a usinas de energia.
“O carvão em si não é enriquecido em elementos de terras raras”, disse Vanden Berg. “Não haverá um subproduto da mineração do carvão, mas para uma empresa que minera a jazida de carvão, eles poderiam tirar alguns centímetros do chão ao mesmo tempo? aí? Essa é a direção que os dados nos levaram."
A equipe implantou dois métodos diferentes para registrar os níveis de terras raras, expressos em partes por milhão, ou ppm, nas amostras. Um era um dispositivo portátil para leituras rápidas em campo, o outro usava espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado, ou ICP-MS, em um laboratório no campus.
"Estamos usando principalmente este dispositivo portátil de fluorescência de raios X, que é uma arma de análise que seguramos na rocha por dois minutos, e só nos dá cinco ou seis dos 17 elementos de terras raras", disse Birgenheier. Se as amostras apresentassem concentrações superiores a 200 ppm, eles realizavam uma análise mais completa usando o equipamento mais caro de espectrometria de massa.
O Departamento de Energia estabeleceu 300 ppm como a concentração mínima para que a mineração de terras raras seja potencialmente viável economicamente. Mas para o estudo, os pesquisadores consideraram concentrações superiores a 200 ppm como “enriquecidas com REE”.
O estudo encontrou a maior prevalência de tais concentrações em formações de siltito e xisto adjacentes ao carvão, enquanto o arenito e o próprio carvão eram em sua maioria desprovidos de terras raras.
A equipe analisou 11 mil amostras até o momento, muito mais do que as utilizadas no estudo publicado. Os próximos passos incluem determinar a quantidade de minério de terras raras presente, o que provavelmente será feito com colegas da Universidade de Wyoming e do Instituto de Mineração e Tecnologia do Novo México.
