Aan de andere kant van de Appalachia sijpelt roestkleurig water naar buiten verlaten kolenmijnenrotsen oranje kleuren en stroombeddingen bedekken met metalen. Deze zure ontladingen, bekend als zure mijndrainagebehoren 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 waardevolle metalen verborgen die bekend staan als zeldzame aardelementen essentieel voor veel technologieën waar de VS op vertrouwt, waaronder smartphones, windturbines en militaire vliegtuigen. Studies hebben zelfs aangetoond dat de concentraties van zeldzame aardmetalen in zuur mijnafval kunnen zijn vergelijkbaar met de hoeveelheid ertsen die worden gewonnen om zeldzame aardmetalen te winnen.
Dat schatten wetenschappers ruim 13.700 mijl van de Amerikaanse stromen, voornamelijk in Pennsylvania en West Virginia, is vervuild door lozingen van zure mijnen.
Een nadere blik op de afvoer van zure mijnen uit verlaten mijnen in Pennsylvania door de Pennsylvania Fish and Boat Commission
Wij en onze collega’s aan de West Virginia Universiteit hebben gewerkt aan manieren om het zure afval in die feloranje kreken om te zetten in een betrouwbare binnenlandse bron voor zeldzame aardmetalen en tegelijkertijd het water te reinigen.
Experimenten tonen aan dat extractie kan werken. Als staten ook kunnen uitzoeken wie de eigenaar is van dat mijnafval, kunnen de milieukosten van de mijnbouw een bijdrage leveren aan een schone energietoekomst.
Zeldzame aardmetalen worden geconfronteerd met een risico voor de toeleveringsketen
Zeldzame aardelementen zijn een groep van 17 metalen, ook geclassificeerd als kritische mineralendie als essentieel worden beschouwd voor de economie of de veiligheid van het land.
Ondanks hun naam, zeldzame aardelementen zijn niet zo zeldzaam. Ze komen op veel plaatsen op de planeet voor, maar in kleine hoeveelheden vermengd met andere mineralen, wat ze duur maakt 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 die macht gebruikt in handelsgeschillen pas 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 binnenlandse bronnen vinden A nationale prioriteit.
Hoewel de US Geological Survey dat wel heeft gedaan potentiële locaties in kaart brengen voor het winnen van zeldzame aardelementen, van exploratie tot productie duurt jaren. Dat is waarom onconventionele bronnenzoals het winnen van zeldzame aardmetalen uit zuur mijnafval, trekken belangstelling.
Een 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 kreken, waar 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 van Universiteit van West-Virginia en de Nationaal laboratorium voor energietechnologie hebben ontdekt dat het concentraties zeldzame aardelementen bevat die vergelijkbaar zijn met die gevonden in gedolven ertsen. Deze elementen zijn ook gemakkelijker te winnen uit zuur mijnafval omdat het zure water dat wel doet heb ze al vrijgelaten van de omringende rots.
Experimenten hebben aangetoond hoe de metalen kunnen worden gewonnen: Onderzoekers verzamelden slib, scheidden zeldzame aardelementen af met behulp van waterveilige chemie en brachten het schonere water vervolgens terug naar nabijgelegen beken.
Het is als mijnbouw zonder te graven, waarbij iets schadelijks in een nuttige hulpbron wordt omgezet. Als dit proces wordt opgeschaald, kan dat wel 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 eigendomsvraag
De traditionele mijnbouwwet heeft betrekking op ondergrondse mineralen, niet op mineralen die worden gewonnen uit water dat op natuurlijke wijze van verlaten mijnsites wegstroomt.
Non-profit stroomgebiedgroepen die mijnafval behandelen om het water schoon te maken, ontvangen vaak publieke financiering die uitsluitend bedoeld is voor het opruimen van het milieu. Als deze groepen teruggewonnen zeldzame aardmetalen gaan verkopen, kunnen ze inkomsten genereren voor meer schoonmaakprojecten, maar lopen ze ook het risico de subsidievoorwaarden of de regels van non-profitorganisaties te schenden.
Om de beleidsuitdagingen beter te begrijpen, hebben we ondervraagde mijnwaterzuiveringsbedrijven door Pennsylvania en West Virginia. De meeste behandelingssystemen vielen onder landeigenarenovereenkomsten waarin de exploitanten geen permanente eigendomsrechten hadden. De meeste exploitanten zeiden dat “onzekerheid over het eigendom” een van de grootste belemmeringen was voor investeringen in het terugwinnen van zeldzame aardmetalen. miljoenen dollars kosten.
Het is niet verrassend dat waterzuiveringsbedrijven die eigenaar waren van het land waar de behandeling plaatsvond veel waarschijnlijker geïnteresseerd waren in de winning van zeldzame aardmetalen.
West Virginia heeft in 2022 stappen ondernomen om het herstel van zeldzame aardmetalen, de innovatie en het opruimen van de drainage van zure mijnen te stimuleren. A nieuwe wet geeft het eigendom van teruggevonden zeldzame aardelementen aan degene die ze extraheert. Tot nu toe is de wet niet toegepast op grootschalige projecten.
Over de grens, Pennsylvania Milieu Good Samaritan Act beschermt vrijwilligers die mijnwater behandelen tegen aansprakelijkheid, maar zegt niets over eigendom.
Dit verschil is van belang. Duidelijke regels zoals die in West Virginia bieden meer zekerheid, terwijl het gebrek aan begeleiding in Pennsylvania bedrijven en non-profitorganisaties kan laten aarzelen over het ondernemen van dure herstelprojecten. Onder de door ons ondervraagde zuiveringspersoneel was de belangstelling voor de extractie van zeldzame aardmetalen in West Virginia twee keer zo groot als in Pennsylvania.
De economie van afval naar waarde
Het terugwinnen van zeldzame aardelementen uit mijnwater zal de conventionele mijnbouw niet vervangen. De hoeveelheden die beschikbaar zijn op afwateringslocaties zijn veel kleiner dan die geproduceerd door grote mijnen, ook al kan de concentratie net zo hoog zijn, en de technologie om ze uit mijnafval te halen is nog in ontwikkeling.
Toch biedt het gebruik van mijnafval 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 stromen.
Vroege studies suggereren dat het terugwinnen van zeldzame aardmetalen met behulp van technologieën die momenteel worden ontwikkeld winstgevend zou kunnen zijn, vooral wanneer de projecten ook aanvullende kritische materialen terugwinnen, zoals kobalt en mangaan, die worden gebruikt in industriële processen en batterijen. Extractiemethoden Zijn ook verbeterenwaardoor het proces veiliger, schoner en goedkoper wordt.
Stimulansen van de overheidonderzoeksfinanciering en publiek-private partnerschappen zouden deze vooruitgang kunnen versnellen subsidies ondersteunen de winning van fossiele brandstoffen en hebben zonne- en windenergie geholpen bij het opschalen van de elektriciteitsvoorziening.
Het behandelen van de zure mijndrainage en het extraheren van de waardevolle zeldzame aardelementen biedt een manier om vervuiling om te zetten in welvaart. 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, een hoofdstuk waarin schoonmaak en schone energie samen vooruitgang boeken.
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.
