باطله‌‌‌های معدنی که محصول فرعی فرآیند استخراج هستند، چالش مهمی برای صنعت معدن هم از نظر مالی و هم از نظر پایداری و اثرات زیستمحیطی ایجاد می‌‌‌کنند.
باطله‌‌‌ها بعضا به شکل دوغاب مایع از آب و ذرات ریز فلزی یا معدنی هستند اما می‌توان آنها را به باطله‌‌‌های خشک تبدیل کرد، جایی که مواد باقی‌‌‌مانده به صورت تپه‌‌‌ای فشرده می‌شود که به دپوی باطله مشهور بوده و سپس می‌تواند توسط طبیعت بازیابی شود.
با این حال باطله‌‌‌ها بعضا در شرایط بدون اکسیژن در زیر آب ذخیره می‌‌‌شوند، زیرا قرار گرفتن در معرض اکسیژن می‌تواند منجر به واکنش‌‌‌های شیمیایی شود که اسید تولید می‌‌‌کند و می‌تواند محیط اطراف را مسموم کند. با این حال، با گذشت زمان این استخرها بسیار اسیدی می‌‌‌شوند، که اغلب pH آنها بین ۱ تا ۳ متغیر است. این استخرها یا حوضچه‌‌‌های باطله در ساختارهایی هستند که به طور خاص برای جلوگیری از شسته‌‌‌شدن فلزات به محیط اطراف طراحی شده‌‌‌اند که به آنها «سدهای باطله » گفته می‌شود.
سدهای باطله یکی از بزرگ‌ترین عوامل خطر در معدن هستند. آنها توده‌‌‌های بزرگی بعضا همراه با آب آلوده هستند که توسط بتن و فلز نگهداری می‌‌‌شوند و هرگونه شکاف احتمالی می‌تواند باعث خسارات عظیمی شود. از نظر تاریخی، برخی از بدترین بلایای معادن مدرن، ناشی از خرابی سد باطله بوده است، به‌ویژه در برومادینیو برزیل، در ژانویه ۲۰۱۹، که منجر به کشته شدن ۲۷۰ نفر شد. اخیرا، تلاش‌‌‌هایی برای کاهش اتکا به ذخیره‌‌‌سازی باطله‌‌‌های مبتنی بر آب صورت گرفته است، زیرا عناصر صنعت به انباشته‌‌‌سازی خشک روی می‌‌‌آورند، که می‌تواند مصرف آب معدن را کاهش دهد و هرگونه احتمال وقوع سیل فاجعه‌‌‌بار یا سایر مشکلات ذخیره‌‌‌سازی طولانی‌‌‌مدت را از بین ببرد. با این‌‌‌حال، تا همین اواخر، این روش در مقیاس مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه دیده نمی‌‌‌شد، زیرا عمل حذف آب از باطله برای ذخیره‌‌‌سازی می‌تواند بسیار گران باشد. حتی اگر صنعت نیاز به تاسیسات جدید ذخیره‌‌‌سازی باطله‌‌‌های مبتنی بر آب را متوقف کند، باطله‌‌‌های قدیمی موجود همچنان مشکل‌‌‌ساز خواهند بود. با این حال، پیشرفت در فناوری بیولیچینگ یا دقیق‌‌‌تر جایی که فلزات ارزشمند از سنگ معدن کم‌‌‌عیار با استفاده از میکروارگانیسم‌‌‌ها استخراج می‌‌‌شوند راه‌‌‌های جدیدی برای تصفیه و حذف مواد مضر در باطله‌‌‌های تازه و قدیمی و کمک به احیای فلزات باقی‌‌‌مانده از مواد زائد معدن، افزایش سودآوری و کارآیی ارائه می‌‌‌کند.
سرعت بخشیدن به فرآیندهای طبیعی
در پایین ترین سطح این فضای رو به رشد در معدن، بک‌‌‌تک(BacTech)، یک شرکت فناوری زیست محیطی است که متخصص در راه‌‌‌حل‌‌‌های بیولیچینگ و اصلاح است. تمرکز آن بر فرآوری و بازیابی فلزات با ارزش مانند طلا، نقره، کبالت و مس است، در حالی که آلاینده‌‌‌های مضر مانند آرسنیک را به محصولات خوش‌‌‌خیم تبدیل می‌‌‌کند که می‌توان با خیال راحت از بین برد. بک‌‌‌تک از باکتری‌‌‌های طبیعی استفاده می‌‌‌کند که هم برای انسان و هم برای محیط‌زیست بی‌‌‌ضرر هستند تا سایت‌‌‌های معدنی غنی از منابع را خنثی کند که از طریق بازیابی جامع فلزات، وضعیت محیطی و اقتصادی را بهبود می‌‌‌بخشد. این باکتری‌‌‌ها معمولا میکروب‌‌‌هایی هستند که به طور طبیعی در استخرهای باطله رشد می‌‌‌کنند و قادر به زنده ماندن در آن محیط‌‌‌های خاص هستند.راس اور، رئیس و مدیرعامل شرکت بک‌‌‌تک خاطرنشان کرد:« شعار ما برای این شرکت این است که «موجودات ما سنگ می‌‌‌خورند» زیرا این ساده‌ترین راه برای توضیح آن به مردم بود. در کنفرانس‌‌‌هایی که شرکت می‌‌‌کنیم، این تنها چیزی است که در غرفه‌‌‌مان داریم و مطمئنا، مردم را جذب می‌‌‌کند.» برای کمک به توضیح نحوه عملکرد محلول‌‌‌های بک‌‌‌تک، آور این فرآیند را با یک دیوار آجری مقایسه می‌‌‌کند، جایی که باکتری‌‌‌ها ملات را هدف قرار می‌‌‌دهند و فلزات و مواد معدنی را در اجزای اصلی خود جدا می‌‌‌کنند.
در فرآیند بیولیچینگ شرکت، کنسانتره‌‌‌های سنگ معدن به طور مستمر وارد فرآیند می‌‌‌شوند و در یک دوره شش روزه، کنسانتره از طریق یکسری مخازن، همزن و کودها حرکت می‌‌‌کند تا اطمینان حاصل شود که باکتری‌‌‌ها در سطح بسیار بالایی فعالیت می‌‌‌کنند. سپس کنسانتره از آن چیزی که به عنوان «کانی آرسنوپیریت» نامیده می‌شود، تجزیه شده و آهن و آرسنیک در محلول حل می‌‌‌شوند، در حالی که طلا و نقره به صورت جامد باقی می‌مانند، اگرچه هنوز قابل بازیابی طلای معمولی نیستند. اور با اشاره به مثال دیوار آجری خود توضیح می‌‌‌دهد: «گوگرد همان ملاتی است که من در مورد آن صحبت کردم.» pH محیط اسیدی در مخازن بین ۱.۵ تا ۱.۷ است که تضمین می‌‌‌کند که هر فلز پایه یا سایر فلزاتی که در اسید حل می‌‌‌شوند، مانند آرسنیک، حل شده و هر چیزی که محلول نیست، مانند طلا و نقره، در پایان فرآیند در جهت جداگانه‌‌‌ای قرار می‌گیرد. مرحله بعدی جداسازی جامد/مایع است که در آن طلا و نقره آزاد شده، وارد مرحله بازیابی معمولی می‌‌‌شوند تا یک میله دوره طلا یا نقره برای فروش ایجاد شود. این مایع اکنون حاوی فلزات پایه رقیق شده و عناصر دیگری مانند آرسنیک و آهن است و برای بالا بردن سطح pH با سنگ‌آهک تصفیه می‌شود. با افزایش pH، آرسنات آهن از مایع به صورت گچ رسوب می‌‌‌کند( شکل خوش‌‌‌خیم آرسنیک که آب‌‌‌گیری شده و به‌‌‌صورت خشک روی هم قرار می‌گیرد). در منطقه سادبری، بک‌‌‌تک با کنسرسیومی برای تحقیق در مورد بازفرآوری تا ۱۰۰ میلیون تن باطله پیروتیت که در دریاچه‌‌‌های اطراف این منطقه ته‌‌‌نشین شده است، مشارکت دارد. پیروتیت یک ماده معدنی سولفیدی است که از آهن (۶۰ درصد)، نیکل، کبالت و گوگرد عنصری تشکیل شده است. هدف بک‌‌‌تک فروش گوگرد عنصری حذف‌‌‌شده از فرآیند به صنعت اسید‌‌‌سولفوریک است، همان‌طور که آهن استخراج شده به صنعت فولاد فروخته می‌شود. با این حال، فراتر از بازیافت فلزات با ارزش از محصولات زائد، استفاده از فرآیندهای بیولیچینگ برای مواد معدنی پیروتیت نیز مزیت دیگری در از بین بردن سولفیدهای مضر دارد. اور توضیح می‌‌‌دهد: «شما در حال حذف مشکلات احتمالی زهکشی معدن اسید یا مشکلات سنگ‌‌‌های اسیدی هستید، زیرا همه سولفیدها را اکسید می‌‌‌کنید. به همین دلیل است که باطله‌‌‌ها مورد توجه ما هستند. زیرا موادی که در اولین دور‌‌‌زدن، از طریق شناورسازی از دست رفتند، مواد موجود در باطله‌‌‌ها هستند که همه مشکلات را ایجاد می‌‌‌کنند؛ در نهایت به خودی خود فقط از طریق طبیعت اکسید می‌‌‌شوند و آب اسیدی تولید می‌‌‌کنند که می‌تواند به رودخانه‌‌‌ها نشت کند.» در حالی که تعدادی از شرکت‌های بزرگ مانند گلدفیلدز و گلنکور روی بیولیچینگ سرمایه‌گذاری کرده‌‌‌اند، اور دریافته است که صنعت معدن در پذیرش این فناوری کند بوده است. او خاطرنشان می‌‌‌کند: «به طور مداوم از من می‌‌‌پرسند، چرا همه از بیولیچینگ استفاده نمی‌‌‌کنند؟» با این حال، چند عامل برای این امر وجود دارد: اولین عامل این است که بیولیچینگ از برخی جهات هنوز در مراحل اولیه خود است و می‌تواند نرخ بازیابی کمی پایین‌‌‌تری را نسبت به روش‌‌‌های سنتی در مورد طلا ارائه دهد. برای عملیات‌‌‌هایی که ممکن است نیم میلیون اونس طلا در سال پردازش کنند، چند‌درصد کمتر در نرخ بازیابی طلا می‌تواند به معنای ده‌‌‌ها میلیون دلار درآمد از دست رفته باشد.
اور می‌‌‌گوید: «معدن‌‌‌کار‌‌‌ها، مهندسان بسیار خوبی هستند و بسیار مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه رفتار می‌‌‌کنند. آنها تمایل دارند چشم‌‌‌های خود را بسته و فقط به حالت متعارف بچسبند. با این‌‌‌حال، مزیت بیولیچینگ در مقایسه با روش‌‌‌های سنتی بازیابی این است که تاثیر زیستمحیطی بسیار پایین‌‌‌تری دارد و با توجه به اینکه جهان همچنان اهمیت حاکمیت محیطی، اجتماعی و شرکتی (ESG) را به پیش می‌‌‌برد، صنعت به آرامی در حال بیدار شدن است» البته این بدان معنا نیست که بیولیچینگ یک فرآیند کاملا جدید است؛ اولین کارخانه بیولیچینگ در اواسط دهه ۱۹۸۰ ساخته شد. امروزه بیش از ۲۰ کارخانه از این دست در سراسر جهان وجود دارد که سه مورد از آنها توسط بک‌‌‌تک تحت قراردادهای مجوز توسعه یافته است. با این حال، اکنون این شرکت در حال حرکت به سمت مالکیت و بهره‌‌‌برداری از کارخانه‌‌‌های خود است که در حال حاضر در حال توسعه یک تاسیسات در اکوادور است که بر فرآوری کنسانتره‌‌‌های با عیار بالا و در نهایت باطله‌‌‌ها متمرکز است. این نیروگاه برای شروع در مقایسه با یک عملیات ۲۰۰۰ تن در روز در قزاقستان که توسط گلدفیلدز اداره می‌شود بسیار کوچک خواهد بود. سایت بک‌‌‌تک در مرحله دوم به ۲۰۰ تن در روز گسترش خواهد یافت. اور می‌‌‌گوید: «در نهایت، ما از توانایی طبیعت برای انجام کارهایی که به طور معمول انجام می‌‌‌دهد استفاده می‌‌‌کنیم، اما سرعت آن از حدود ۲۰ سال به ۶ روز می‌‌‌رسد. ممکن است مجبور شوید کمی سودآوری را فدا کنید تا این کار را تمیزتر از آنچه در گذشته انجام می‌‌‌دادید، انجام دهید.»
در حالی که راه‌‌‌حل بیولیچینگ بک‌‌‌تک از باکتری‌‌‌های طبیعی استفاده می‌‌‌کند، گروه‌‌‌های دیگر، به‌ویژه در دانشگاه، شروع به بررسی اصلاح میکروب‌‌‌ها برای بهبود قابلیت‌‌‌های بیولیچینگ خود کرده‌‌‌اند. یکی از این گروه‌‌‌ها خارج از دانشگاه تورنتو است که با گروهی از شرکت‌های معدنی برای فرآیندهای بیولیچینگ برای استفاده در بازیابی نیکل همکاری می‌‌‌کند. در حالی که تمرکز آنها بر تقویت باکتری‌‌‌ها از طریق تکامل سازگاری است، تیم محققان در حال توسعه فرآیندهای مشابه با استفاده از باکتری‌‌‌های دستکاری شده ژنتیکی هستند. کار مشارکت تحقیقاتی با تمرکز ویژه به بازیابی نیکل از باطله‌‌‌های پیروتیت، یک کانی سولفید‌‌‌آهن، پرداختند. آنها در تلاش برای شناسایی جمعیت میکروبی موجود در باطله‌‌‌های پیروتیت، به یک حوضچه باطله رفتند و باکتری‌‌‌ها را مستقیما بازیابی کردند.
از آنجا، آنها شروع به تقویت میکروب‌‌‌ها از طریق تکامل تطبیقی کردند و به تدریج‌درصد مواد جامد باطله موجود در محیط نمونه‌‌‌هایی را که به رشد خوب خود ادامه دادند، افزایش دادند. با گذشت زمان، این باعث ایجاد سویه‌‌‌های جدیدی از میکروب‌‌‌ها شد که در انجام واکنش‌‌‌های شیمیایی کلیدی موثرتر بودند. ماهادوان مدیر تیم تحقیقاتی گفت: «وقتی از میزان رشد رضایت داشتیم، به میکروب‌‌‌های موجود در آنجا نگاه کردیم و در کمال تعجب، در حالی که انتظار انواع مختلفی از میکروب‌‌‌ها را داشتیم، مشخص شد که یک نوع میکروب غالب وجود دارد که بیش از ۹۰درصد تحت سلطه آن نوع میکروب بود.» در آن مرحله، ماهادوان و تیمش توالی‌‌‌یابی ژنوم را بر روی آن میکروب غالب انجام دادند و سعی کردند ژن‌‌‌های کلیدی موجود را شناسایی کنند. این تیم همچنین شروع به بررسی راه‌‌‌هایی برای کنترل فرآیند بیولیچینگ کردند.
میکروبیولوژیست‌‌‌ها برای اکسید‌‌‌کردن آهن فروس به آهن فریک و برای بررسی اینکه آیا می‌توانند سولفیدها را تا حدی اکسید کنند که گوگرد عنصری به عنوان یک محصول جانبی باقی بماند، به جای اکسید شدن تمام راه برای تولید سولفات، تلاش می‌‌‌کنند. این به محدود کردن مقدار آهک - کربنات کلسیم - مورد نیاز برای خنثی‌‌‌سازی کمک می‌‌‌کند. ماهادوان می‌‌‌گوید:« تحلیل اولیه فنی-اقتصادی ما این است که با قیمت‌های نیکل که یک سال و نیم پیش داشتیم، هزینه فرآیند بیولیچینگ تنها در صورتی قابل دوام می‌شود که میزان عوامل خنثی‌‌‌کننده مورد نیاز را به حداقل برسانید.
ما فقط می‌‌‌خواستیم از اکسید شدن گوگرد به سولفات جلوگیری کنیم؛ به این ترتیب می‌توانید فرآیند را کنترل کنید، یک محصول جانبی با ارزش به دست آورید و سعی کنید ببینید آیا می‌توان باطله‌‌‌های پیروتیت را شسته و سپس نیکل را خارج کرد.» مانند بک‌‌‌تک، دلایل انجام این کار واضح است. مقدار قابل‌‌‌توجهی نیکل در بسیاری از سایت‌‌‌های باطله در سراسر جهان باقی مانده است، بنابراین بازیابی این عصاره‌‌‌ها به شیوه‌‌‌ای مقرون‌‌‌به‌‌‌صرفه، سود اقتصادی آشکاری دارد. به همین‌‌‌ترتیب، از جنبه زیستمحیطی، باطله‌‌‌های قدیمی در صورت شکست اقدامات ذخیره‌‌‌سازی، پیامدهای بالقوه‌‌‌ای را نشان می‌‌‌دهند و باطله‌‌‌های تازه تولید شده هنوز در حوضچه‌‌‌های باطله قرار می‌‌‌گیرند. هدف اولیه تیم ماهادوان این بود که این باطله‌‌‌های تازه را به جای باطله‌‌‌های قدیمی، از طریق فرآیندهای بیولیچینگ با میکروب‌‌‌هایش اجرا کنند تا نشان دهند که می‌توانند نیکل ارزشمند را جدا کرده و جریانی بی‌‌‌اثر ایجاد کنند که نیازی به ذخیره‌‌‌سازی در حوضچه باطله ندارد.
منبع: دنیای اقتصاد
مطالب مرتبط
