Coraz mniej jest na świecie łatwo dostępnych złóż rud poszukiwanych

 

metali potrzebnych dla dokonania globalnej transformacji energetycznej. Wydaje się, że tradycyjne i konwencjonalne metody ich pozyskiwania wyczerpały już swoje możliwości i nie są one w stanie dostarczyć ich wymaganych ilości.

Jest to jedna z przyczyn, dzięki którym ceny metali stale pną się w górę, co powoduje, że koszta wspomnianej transformacji energetycznej są coraz wyższe, a w konsekwencji zagrażają one ekonomicznym jej celom. Bariera dostępu do pożądanej ilości metali stwarza zagrożenie, że całkowita eliminacja paliw kopalnych w energetyce może nigdy nie zostać zrealizowana.

Przykładem tego stanu rzeczy niech będzie list profesora Richarda Herringtona – dyrektora Muzeum Historii Naturalnej ds. Nauk o Ziemi w Londynie, jaki równo rok temu skierował do rządu, w którym wyjaśnia, że „aby osiągnąć cele dotyczące samochodów elektrycznych w Wielkiej Brytanii do 2050 r., musielibyśmy wyprodukować prawie dwa razy więcej niż obecna całkowita roczna światowa produkcja kobaltu, prawie cała światowa produkcja neodymu, trzy czwarte światowej produkcji litu i co najmniej połowa światowej produkcji miedzi”.

Trzeba zaznaczyć, że uwaga ta dotyczy tylko produkcji samochodów elektrycznych i nie jest to odosobniona analiza fachowców zajmujących się zasobami surowców na świecie. Pojawiający się kryzys dostępu do metali krytycznych spowodował, że wielu naukowców z dziedziny surowców rozpoczęło analizy i poszukiwania możliwości ich pozyskiwania w sposób inny aniżeli miało to dotychczas miejsce. Jedną z takich propozycji przedstawił zespół geologów z Uniwersytetu Cambridge, proponując przeprowadzenie dla tego celu szczegółowych badań uśpionych i wygasłych wulkanów. Propozycja ta jest o tyle uzasadniona, że tego rodzaju wulkanów jest na świecie tysiące, a w Polsce setki.

Chile - miedź z porfirowych kominów wulkanicznych

Pozornie pomysł uczonych z Cambridge nie wydaje się być czymś całkiem nowym. To prawie dwieście lat temu w Chile za sprawą naszego rodaka Ignacego Domeyki odkryto liczne porfirowe kominy wulkaniczne zawierające w przybliżeniu ok.0,5 proc. miedzi. Tych kominów wzdłuż pasma górskiego Andów jest kilkadziesiąt. Ich powstanie wiąże się z ruchami górotwórczymi, jakie miały miejsce na przełomie kredy i paleogenu, co miało miejsce ok. 65 mln lat temu. To wtedy kwaśne lawy wulkaniczne zawierające miedź i złoto, pod wpływem ciśnienia przesuwających się kontynentów, zostały wyciśnięte na powierzchnię ziemi.

Jeden z tego rodzaju porfirowych kominów wulkanicznych o nazwie Sierra Gorda eksploatowany jest w Chile przez KGHM Polska Miedź SA. Około 65 proc. miedzi uzyskiwane jest na świecie z eksploatacji tego rodzaju kominów wulkanicznych.

Proponują oni eksploatację z niedawno już wystygłych wulkanów, ale z tych znacznie młodszych, które aktywne były nie miliony lat temu, jak w Chile, ale tysiące lat temu, a teraz kwalifikowane są jako uśpione lub wygasłe. Chodzi tu o całkiem inną eksploatację, która znajduje pełne teoretyczne uzasadnienie. Jest ono konieczne we wszelkich pracach geologicznych i poszukiwawczych. Dopiero dokonane na tej podstawie odkrycia potwierdzają teorie lub negatywne wyniki ją dyskwalifikują. Na ogół jednak dobrze opracowana teoria uzyskuje potwierdzenie w praktyce.

Wszystko wskazuje na to, że istnieją duże szanse na jej praktyczne potwierdzenie. Oto naukowcy ci wychodzą z założenia, że pierwotnie wszystkie metale pochodziły ze stygnącej magmy, która początkowo tworzyła płaszcz skorupy ziemskiej. Kiedy już w czasach geologicznie historycznych wybuchy wulkaniczne miały miejsce, zawsze towarzyszyły im różnego rodzaju zjawiska odwodnienia i odgazowania magmy w postaci bogatych w metale roztworów hydrotermalnych. W zależności od ich koncentracji mogły być one mniej lub więcej bogate w te metale. Przez miliony lat przenikały one do innych środowisk, impregnując je metalami. Schemat ten jest jednym z elementów genezy złóż rud miedzi aktualnie eksploatowanych przez KGHM w Lubinie.

Uczeni z Cambridge chcą aktualnie przechwycić wędrujące ku powierzchni te  bogate w metale roztwory hydrotermalne pochodzące ze stygnącej lawy w uśpionych lub niedawno wygasłych wulkanach. I na tym polega ich nowość, że uczeni ci nie chcą czekać milionów lat na ich zeskalenie w określonym środowisku. Teorię tę opublikowali oni w czasopiśmie Royal Society Open Science - The economic potential of metalliferous sub-volcanic brines (30.06.2021 r.).  Informację o propozycjach tych zamieściły znaczące media górnicze i naukowe na całym świecie.

Naukowcy wyjaśniają, że gazy uwalniane przez magmę pod wulkanami są bogate w metale. Wraz ze spadkiem ciśnienia wydostającej się ku powierzchni magmy, gazy rozdzielają się na parę i roztwór wodny. Większość metali rozpuszczonych w pierwotnym gazie magmowym koncentruje się w gęstym roztworze, który z kolei uwięziony zostaje w porowatej skale. Mniej gęsta i zubożona w metale para przedostaje się na powierzchnię, gdzie może tworzyć fumarole, takie jak te obserwowane w wielu aktywnych wulkanach. Według zespołu kierowanego przez petrografa Jona Blundy'ego, ten uwięziony podziemny roztwór wodny jest potencjalną „rudą w płynie” zawierającą mnóstwo cennych metali, w tym złoto, lit i kilka milionów ton miedzi, z których wszystkie można wykorzystać poprzez wydobycie tych płynów na powierzchnię przez głębokie otwory wiertnicze.

Zastosowanie tej metody może potencjalnie obniżyć koszty wydobycia i przerobu rudy. Ponadto, ponieważ energia geotermalna byłaby znaczącym produktem ubocznym tego podejścia do ekologicznego górnictwa, operacje byłyby neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla. Naukowcy twierdzą, że badania geofizyczne wulkanów pokazują, że prawie każdy aktywny i uśpiony wulkan zawiera potencjalnie możliwą do wykorzystania tzw. soczewkę bogatych w metale roztworów wodnych. Oznacza to, że poszukiwania metali mogą nie ograniczać się do stosunkowo niewielu krajów, takich jak: Chile, DRK czy Stany Zjednoczone, ponieważ obecnie wulkany istnieją na całym świecie.

Są one związane z problemami technicznymi dotyczącymi choćby jakości materiałów zastosowanych do tego rodzaju  otworów wiertniczych o głębokościach powyżej 2 km. Uczeni ci twierdzą, że istnieje małe prawdopodobieństwo wywołania sztucznej erupcji za pośrednictwem tego rodzaju wierceń. Nie rozpatrując dość szczegółowych rozwiązań technicznych, uczeni ci szereg z nich przewidzieli i opatentowali poszczególne rozwiązania.

Są one wygasłe przynajmniej od dwudziestu kilku milionów już lat. Związana z nimi faza wytrącania metali w żyłach hydrotermalnych ostała się jako rzadkość, a wcześniejsze jej formy zostały zerodowane, co szczególnie dobrze uczyniły kolejne nawroty lądolodu, z których ostatni miał miejsce ok. 10 000 lat temu. Wydaje się jednak, że przy tej okazji powtórne przejrzenie naszej bazy wulkanicznej przynieść może nie tak spektakularne pomysły jak geologów z Cambridge, ale warto choćby jeszcze raz upewnić się, czy nie zostało coś jeszcze z tych metali, które towarzyszyły wydostaniu się ich na powierzchnię.