I ricercatori di Sudbury, Ontario, stanno lavorando per potenziare la tecnologia alimentata dai batteri nel tentativo di recuperare metalli preziosi dai vecchi rifiuti minerari.
Un impianto pilota gestito da MIRARCO Mining Innovation sta testando il modo in cui i microbi possono abbattere i residui minerari – la roccia e i sedimenti rimanenti dell’attività mineraria – e rilasciare minerali critici come nichel, cobalto e rame in un processo noto come biolisciviazione.
Sebbene la tecnologia di biolisciviazione sia un punto fermo nell’attività mineraria internazionale, in uso in circa 30 siti minerari in tutto il mondo, secondo Nadia il Canada deve ancora raggiungere un’implementazione commerciale su vasta scala. Mykytczuk, CEO di MIRARCO, il braccio di ricerca della Laurentian College.
Mykytczuk è stato tra coloro che hanno parlato con la CBC durante un recente tour della struttura pilota di 10.000 piedi quadrati a Sudbury, anche per dare uno sguardo di prima mano a come funziona la biolisciviazione.
Anche se i ricercatori si sono trasferiti nella struttura lo scorso maggio, il loro lavoro è durato anni.
“I residui sono un materiale molto comune che si vede qui a Sudbury o in qualsiasi comunità mineraria”, ha detto Mykytczuk. Solo a Sudbury, gli sterili contengono nichel per un valore compreso tra 8 e 10 miliardi di dollari, ha detto.
Possibili rischi ambientali
Nonostante il valore stimato del materiale di scarto, le aziende devo ancora mettere i soldi nel ritrattare gli sterili a causa del costo significativo di rispedire il materiale alla fonderia.
Invece, gli sterili vengono generalmente mescolati con acqua e immagazzinati in grandi stagni — sollevare preoccupazioni sui rischi ambientali a lungo termine.
Jaime Kneen, co-responsabile del programma nazionale con MiningWatch Canada, ha affermato che ci sono due rischi principali: come si comporta chimicamente il materiale e se rimane fisicamente stabile nel tempo.
Una preoccupazione è che gli sterili possono generare acido e rilasciare metalli che potrebbero lentamente fuoriuscire nell’ambiente circostante.
Per limitare queste reazioni, gli sterili vengono spesso immagazzinati sott’acqua. Ma questo crea un altro rischio, secondo Kneen.
“Ora ci sono centinaia di milioni di tonnellate di materiale che è umido e non stabile e deve essere trattenuto da una diga, che deve essere intatta per secoli, se non millenni, per evitare che quella roba si schianti sul resto del paesaggio o venga spazzata through da un’alluvione”, ha detto.
Kneen ha evidenziato le potenziali conseguenze se queste strutture fallissero, citando il crollo del 2014 della diga di scarico della miniera di Mount Polley nella Columbia Britannica che ha causato il rilascio di rifiuti minerari tossici nei laghi e corsi d’acqua adiacenti.
Se queste strutture fallissero, le conseguenze potrebbero essere gravi, ha detto Kneen. Ha sottolineato il fallimento del 2014 Diga di scarico della miniera di Mount Polley nella Columbia Britannica, che ha portato i rifiuti tossici delle miniere a entrare nei laghi e nei corsi d’acqua vicini.
Richiesta di uno sviluppo minerale più critico
Sia il governo federale che quello provinciale hanno intensificato in modo significativo le richieste di sviluppo di minerali critici per garantire le catene di approvvigionamento per le tecnologie energetiche pulite – come le batterie per veicoli elettrici – e la difesa nazionale a causa della crescente domanda globale e della necessità di ridurre la dipendenza da fornitori concorrenti.
Mykytczuk ha affermato che la biolisciviazione è un modo per affrontare sia la domanda di minerali critici sia la pulizia mineraria.
“Se vogliamo trovare una fonte di minerali fondamentali nel breve termine, i rifiuti della miniera rappresentano un’opportunità fantastica. Esiste il potenziale per estrarre questi minerali critici per un valore di miliardi di dollari in un arco di tempo molto breve.
“Vogliamo assicurarci che queste tecnologie finiscano nelle mani dell’industria. Quindi dobbiamo costruire spazi più ampi come questo [Sudbury facility] per ampliarlo.”
Un lavoro simile è in corso altrove in Canada, anche se gran parte di esso è ancora nelle fasi iniziali.
Nel Nunavut, la Canadian North Assets ha testato la biolisciviazione nel suo progetto Ferguson Lake; nel nord dell’Alberta, una società di esplorazione sta studiando se i microbi potrebbero aiutare a estrarre elementi di terre uncommon dallo scisto nero.
Il progetto Sudbury è tra i tanti che ricevono sostegno attraverso la ricerca, lo sviluppo e la dimostrazione federali sui minerali critici programmavolto advert avvicinare tecnologie come questa all’uso commerciale.
Come funziona la biolisciviazione
Il processo di biolisciviazione inizia macinando gli sterili e mescolandoli con una soluzione liquida che alimenta i batteri. Questo è anche il momento in cui i microbi vengono introdotti nella miscela.
Mentre i batteri si nutrono dei minerali, le reazioni chimiche consentono ai metalli di separarsi e spostarsi nel liquido.
Il liquame risultante viene quindi spostato attraverso una serie di reattori, dove il processo continua. Il metallo, che ora è in forma liquida, viene poi estratto.
I ricercatori all’interno del laboratorio stanno lavorando per replicare il funzionamento del processo in una grande operazione mineraria.
Ciò significa progettare un sistema in cui il materiale si muove continuamente attraverso una serie di serbatoi, anziché essere lavorato in lotti separati, ha spiegato Emmanuel Ngoma, scienziato senior del MIRARCO.
Ngoma ha affermato che la configurazione consente al liquame di fluire da uno stadio a quello successivo – spesso sfruttando la gravità – mentre materiale fresco viene costantemente aggiunto all’inizio.
“IONell’industria mineraria non si lavora su un sistema batch. Fornite sempre continuamente materiale fresco.”
Una volta completato il processo, è possibile estrarre la maggior parte del metallo contenuto all’interno degli sterili.
“Posso recuperare circa il 98,99% del nichel che è stato utilizzato alla tremendous di questo processo. E questo in termini di ricerca è positivo…. In realtà vale la pena aumentare la capacità e investire in un sistema molto più grande”, ha detto Ngoma.
(Ezra Belotte-Cousineau/Radio-Canada)
I rifiuti vengono ancora lasciati indietro una volta completato il processo, ma Ngoma ha affermato che sono “privi di materiale tossico e possono essere utilizzati per altre cose”.
Il materiale rimanente potrebbe potenzialmente essere riutilizzato nella costruzione o restituito sottoterra come riempimento nelle operazioni minerarie, ha aggiunto.
Coltivare i batteri
In un altro laboratorio nella struttura di Sudbury, Zach Diloreto, un ricercatore associato, ha spiegato come il group sviluppa i batteri utilizzati nella biolisciviazione.
“In queste tradition, coltiviamo i batteri che svolgono il lavoro”, ha detto Diloreto, aggiungendo che diversi tipi di microbi sono progettati per colpire minerali specifici presenti nei rifiuti minerari.
Alcuni di questi microbi amano gli acidi, il che significa che prosperano in condizioni altamente acide. Sono usati per abbattere i residui di solfuro, un tipo comune di rifiuti minerari.
Altri sono realizzati su misura per la ricerca di materiali diversi, tra cui ossidi di ferro e minerali silicati, che possono contenere elementi preziosi utilizzati nella tecnologia moderna.
Questi includono elementi delle terre uncommon e metalli come litio, disprosio e neodimio, che sono componenti chiave, advert esempio, nelle batterie dei veicoli elettrici e nei sistemi di energia pulita.
“Utilizziamo analisi advert alta precisione, geochimiche, biogeochimiche e esaminiamo numerous strategie per estrarre in modo efficace ed economico cose come le terre uncommon da numerous rocce minerali ospiti”, ha spiegato Diloreto.
Per studiare il funzionamento del processo, i ricercatori analizzano il modo in cui i batteri interagiscono con diversi tipi di roccia. Un esempio è lo spodumene, un minerale comunemente presente nella regione di Sudbury che contiene naturalmente litio.
Diloreto ha affermato che la maggior parte dell’estrazione del litio oggi si basa su processi che possono richiedere un elevato consumo di energia.
“Al giorno d’oggi, la maggior parte [lithium extraction] viene eseguito advert alta temperatura e alta pressione. Ma possiamo considerare cose come acidi organici specializzati e biomolecole prodotte da batteri specifici per colpire questi minerali”.
I prossimi passi
Il group sta inoltre esplorando modi per trasformare i metalli estratti in prodotti con applicazioni industriali.
Diloreto ha affermato che parte del suo lavoro è dimostrare ai companion industriali che i materiali che lavorano sono commercialmente validi e più preziosi di un materiale normal come il ferro.
Advert esempio, può convertire una risorsa base di ferro in un ferrofluido, che può essere utilizzato per cose come la purificazione dell’acqua.
Il gruppo di ricerca ha affermato che il prossimo passo sarà quello di passare dai take a look at pilota alle operazioni su vasta scala in Canada, si spera entro i prossimi due o tre anni.
“Ci sono già esempi commerciali a livello globale. Il Canada deve ancora costruire un’operazione di biolisciviazione commerciale su vasta scala, ma ci stiamo avvicinando molto”, ha detto Mykytczuk.
