يأمل برنامج حكومي في العثور على المعادن الحيوية تحت أقدامنا مباشرة

تم نشر هذه القصة في الأصل من قبل غريست. أنت تستطيع اشترك في النشرة الإخبارية الأسبوعية هنا.

في منطقة نائية وغابات كثيفة في شمال ولاية ماين ، كان أحد الموارد الحيوية في مكافحة تغير المناخ يختبئ تحت الأشجار. في نوفمبر ، العلماء مع هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، أو USGS ، أعلن الاكتشاف من الصخور الغنية بالعناصر الأرضية النادرة بالقرب من جبل بنينجتون. فئة من المعادن التي تلعب دورًا أساسيًا في التقنيات التي تتراوح من الهواتف الذكية إلى توربينات الرياح إلى محركات السيارات الكهربائية ، يتم حاليًا تعدين الأرض النادرة فقط في موقع واحد في الولايات المتحدة. الآن ، يقول الباحثون إن المكان الذي تم تجاهله جيولوجيًا لعقود من الزمان يمكن أن يجلس على الوديعة الكبيرة التالية منهم – على الرغم من أن هناك حاجة إلى مسح أكثر شمولاً لتأكيد ذلك.

بينما الحكومة الأمريكية يقلق من النقص من المعادن والمعادن اللازمة للانتقال من الوقود الأحفوري ، كما أنها تفتقر إلى المعرفة الجيولوجية الأساسية اللازمة لتحديد مكان العديد من هذه الموارد. تم تعيين أقل من 40 في المائة من الأمة بتفاصيل كافية لدعم اكتشاف رواسب معدنية جديدة ، مما يعيق خطة إدارة بايدن تعزيز التعدين المحلي من معادن انتقال الطاقة مثل الأتربة النادرة والليثيوم ، وهو عنصر أساسي في بطاريات السيارات الكهربائية. لكن الإدارة والكونغرس يحاولان الآن ملء الخرائط ، بحلول تكثيف التمويل لمبادرة موارد رسم خرائط الأرض التابعة لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، أو التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض.

شراكة بين الحكومة الفيدرالية والمسوحات الجيولوجية الحكومية ، تم تأسيس Earth MRI في 2019 مع هدف لتحسين معرفة أمريكا بمواردها “المعدنية الحيوية” ، أ قائمة العشرات من المعادن تعتبر حيوية للطاقة والدفاع والقطاعات الأخرى. كانت المبادرة تتأرجح بهدوء لتصل إلى حوالي 11 مليون دولار سنويًا في التمويل حتى عام 2022 ، عندما تلقى التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض تدفق إضافي قدره 320 مليون دولار، موزعة على خمس سنوات ، من خلال قانون البنية التحتية للحزبين لعام 2021. منذ ذلك الحين ، بدأ التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض في زيادة السرعة ، حيث أطلقت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية العشرات من جهود رسم خرائط المعادن الهامة الجديدة من ألاسكا إلى السهول الكبرى.

ستقوم هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية بالبحث عن المعادن الموجودة في الأرض وفي المناجم المهجورة ، حيث قد توجد معادن ثمينة في أكوام من النفايات السامة. يمكن لشركات التعدين أن تستخرج الودائع التي تحددها في نهاية المطاف ، على الرغم من أن الخبراء يقولون إن المشرعين والمنظمين سيحتاجون إلى الموازنة بعناية بين فوائد التعدين وتكاليفه الاجتماعية والبيئية.

في الوقت الحالي ، يقول منسق علوم التصوير بالرنين المغناطيسي في الأرض ، وارن داي ، إن الهدف هو تحقيق شيء لم يتم القيام به من قبل. قال داي لجريست: “لم يقم أحد على الإطلاق برسم خرائط لكل المعادن المهمة للأمة”. “هذه مهمة ضخمة.”

في الواقع ، عملية رسم خرائط الأرض تتطلب عمالة مكثفة وتستغرق وقتًا طويلاً: يجب أن يكون الجيولوجيون كذلك أرسل إلى الميدان لتسجيل الملاحظات ومواقع الخصائص الجيولوجية مثل الصدوع ، وأخذ القياسات ، وعمل تفسيرات مفصلة للمناظر الطبيعية. يمكن تعزيز هذه التفسيرات بالتحليلات المختبرية لعينات التربة والصخور ، بالإضافة إلى البيانات التي تم جمعها بواسطة الطائرات وغيرها من أجهزة الاستشعار عن بعد. قد يستغرق الباحثون عدة سنوات لتجميع كل هذه المعلومات في خريطة بدقة من بوصة إلى 2000 قدم ، وهو المقياس القياسي الذي تعمل به المسوحات الجيولوجية. لا تميز هذه الخرائط الجيولوجية بشكل كامل رواسب الخام لتحديد ما إذا كانت اقتصادية بالنسبة لي. لكنها غالبًا ما تشكل نقطة انطلاق للشركات الخاصة لإجراء هذا العمل الاستكشافي الأكثر تفصيلاً.

قال داي: “يتمثل دورنا في تحديد الإطار الجيولوجي حيث يمكن أن تحدث الترسبات”. “الصناعة الخاصة تأخذ ذلك وتحاول تحديد الموارد”.

قد يستغرق هذا الاستكشاف الذي تقوده الصناعة عدة سنوات إضافية ، وبعد ذلك قد يستغرق الأمر ما يصل إلى عقد للسماح ببناء منجم ، كما يقول ألان ريستورو ، محلل المعادن والتعدين في شركة استشارات الطاقة BloombergNEF. عدم التطابق بين الوقت من الاستكشاف إلى التعدين و التكثيف المتوقع على المدى القريب في الطلب على معادن تحول الطاقة ، دفع العديد من الخبراء إلى توقع أننا سنشهد نقصًا في الموارد مثل الليثيوم خلال العقد.

قال Restauro لـ Grist: “حتى لو تم اكتشاف شيء ما بشكل صحيح في هذه اللحظة بالذات ، فقد لا يكون منجمًا منتجًا فعليًا حتى ما بعد عام 2030 ، عندما يرتفع الطلب”.

للمساعدة في سد الفجوة بين اكتشاف المعادن والطلب المستقبلي ، يتسابق علماء التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض لجمع أكبر قدر ممكن من البيانات الجيولوجية الأساسية. تتعاقد الحكومة الفيدرالية مع شركات خاصة لإجراء مسوحات جيوفيزيائية محمولة جواً – تحلق بأدوات متخصصة فوق منطقة لقياس خصائص محددة للصخور تحت الأقدام. النهج الأساسي الذي تستخدمه هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، ويسمى المسح الجوي المغناطيسي ، يقيس الاختلافات الطفيفة في المجال المغناطيسي للأرض التي تتعلق بالخصائص المغناطيسية للصخور المحلية. في بعض الحالات ، تجري الوكالة أيضًا مسوحات إشعاعية ، والتي تكشف عن الانبعاثات الإشعاعية الطبيعية من الصخور والتربة التي تحتوي على عناصر مثل الثوريوم واليورانيوم. يمكن أن تشير هذه العناصر إلى وجود أنواع معينة من المعادن ذات الأهمية: على سبيل المثال ، غالبًا ما يوجد الثوريوم جنبًا إلى جنب مع العناصر الأرضية النادرة.

نظرًا لأن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تجري استطلاعًا من الجو ، يتم إرسال علماء الجيولوجيا إلى الميدان لرسم خرائط تفصيلية للسطح وأخذ العينات.

حدد علماء الأرض التصوير بالرنين المغناطيسي أكثر من 800 مجال تركيز حول البلاد – مناطق بها بعض الإمكانيات على الأقل لاستضافة المعادن الهامة. مع قانون البنية التحتية للحزبين ، الذي رفع الميزانية الإجمالية للمبادرة إلى 74 مليون دولار سنويا في الفترة من 2022 إلى 2026 ، تكثفت الجهود لمسحها جميعًا “بشكل كبير” ، كما يقول جيم فولدز ، رئيس الرابطة الأمريكية لعلماء الجيولوجيا بالولاية. حوالي ضعف عدد الولايات التي تشارك الآن في رسم الخرائط كما كانت قبل القانون ، وتتلقى المشاريع الفردية ثلاثة أضعاف التمويل الذي كانت عليه من قبل. من المتوقع أن يكون هذا بمثابة نعمة كبيرة للولايات الغربية مثل نيفادا وأريزونا ، التي لم يكن لديها سوى ربع إلى ثلث الأرض المحددة بالتفصيل وهي من بين أكثر الأماكن الواعدة في البلاد للعثور على معادن انتقالية للطاقة.

قال فولدز: “العديد من الدول الغربية غنية بالمعادن”. “لكننا لا نعرف بالضرورة مكان وجود تلك المعادن.”

حتى في الأماكن التي تم فيها اكتشاف رواسب معدنية كبيرة بالفعل ، ليس لدينا بالضرورة خرائط تفصيلية للمنطقة. هذا هو الحال بالنسبة لمنطقة Thacker Pass بالقرب من حدود Oregon ، والتي تستضيف بعضًا من أكبر موارد الليثيوم في أمريكا الشمالية ، بالإضافة إلى منطقة غرب وسط نيفادا يحتوي على رواسب كبيرة من الليثيوم. ستساعد أعمال المسح الجديدة الممولة من التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض في هذه المناطق في تحديد النطاق الكامل لهذه الموارد ، كما يقول فولدس ، الذي يدير مكتب ولاية نيفادا للمناجم والجيولوجيا.

في شرق الولايات المتحدة ، حيث توجد خرائط جيدة نسبيًا لبعض الولايات ، لا يزال هناك احتمال لاكتشافات جديدة. لم يكن لدى الجيولوجيين أي فكرة ، على سبيل المثال ، أن منطقة جبل بنينجتون في شمال مين كانت تستضيف صخورًا نادرة غنية بالأرض: موَّلت التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض مشروعًا في المنطقة لأنه تم تعدينها سابقًا لعناصر مثل النحاس والمنغنيز ، كما قال انجي شاه، الجيوفيزيائي USGS الذي ساهم في الدراسة.

قال شاه: “عندما اخترنا المنطقة ، كنا نفكر في تلك الموارد المعدنية بالتحديد”. “كان ذلك فقط عندما حصلنا على [airborne survey] البيانات ولاحظنا بعض الحالات الشاذة التي قلناها ، ‘مرحبًا ، قد يكون هذا مرتفعًا في العناصر الأرضية النادرة. ” النيوبيوم و الزركونيوموالمعادن المستخدمة في مكونات المحركات النفاثة وقضبان التحكم النووية.

يمكن أن تؤدي مثل هذه الاكتشافات في النهاية إلى إنشاء مناجم جديدة وسلاسل إمداد محلية جديدة للمعادن الهامة ، أ هدف السياسة الرئيسي من إدارة بايدن. ولكن مع بدء الشركات في المطالبة بحفر هذه الصخور من الأرض ، سيتعين على الإدارة التفكير مليًا في الأمر كيف توازن أولوياتها المناخية والأمن القومي مع الأضرار المحتملة للتعدين ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تدهور النظم البيئية المحلية ، والتسبب في تلوث الهواء والماء ، وتحويل المجتمعات الريفية. المشاريع التي لم يتم تحديد موقعها بعناية من المرجح أن تواجه مقاومة محلية ، كما هو موضح في منجم الليثيوم المقترح في Thacker Pass والذي بدأ البناء مؤخرا على الرغم من المعارضة الشديدة من دعاة الحفاظ على البيئة ، ومربي المزارع المحلي ، والقبائل الأمريكية الأصلية.

قال “سنكتشف المزيد من الرواسب” من الأرض بالرنين المغناطيسي ثيا ريوفرانكوس، عالم السياسة في كلية بروفيدنس في رود آيلاند الذي يدرس التقاطع بين استخراج الموارد والطاقة الخضراء. لكن ريوفرانكوس قال إن فوائد استخراج تلك المعادن “لا ينبغي افتراضها”.

يود Riofrancos أن يرى الحكومة تفكر بشكل كلي حول أماكن أفضل وأسوأ للتعدين ، وربما تجمع بين خرائط الرواسب المعدنية مع خرائط توضح التنوع البيولوجي ، وموارد المياه ، والمجتمعات المهمشة تاريخيًا ، وأراضي السكان الأصليين ، حيث يحدث جزء كبير من تعدين تحويل الطاقة اليوم. ، وفقا ل دراسة حديثة. (يقول داي إن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تحصل دائمًا على موافقة مكتوبة من القبائل قبل رسم خرائط أراضي المحمية.) يقول ريوفرانكوس إن أخذ كل هذه العوامل في الاعتبار عند تحديد مكان السماح بالتعدين الجديد سيساعد في ضمان تقليل الضرر إلى الحد الأدنى.

يمكن التخلي عن أحد الأماكن الأكثر جاذبية للبحث عن معادن تحول الطاقة في أراضي المناجم ، والتي تدهورت بالفعل. يمكن إثراء نفايات تعدين الفحم ، على سبيل المثال ، بالعناصر الأرضية النادرة ؛ العلماء مع وزارة الطاقة هم نعمل حاليًا على أفضل الطرق لاستخراجها. قبل عدة سنوات ، شاه وزملاؤها اكتشف أن نفايات التعدين في مناجم الحديد المهجورة في القرنين التاسع عشر والعشرين في جبال آديرونداك الشرقية في نيويورك يتم إثرائها أيضًا في التربة النادرة – على وجه الخصوص ، ما يسمى بالعناصر الأرضية النادرة الثقيلة ذات القيمة الاقتصادية الأكبر.

يرى Riofrancos أن إدراج USGS لنفايات المناجم في جهود رسم الخرائط الخاصة بها هو علامة إيجابية. وقالت: “كلما تطورت المنطقة صناعياً ، قل الضرر الجديد الناتج عن التعدين” ، مضيفة أنه قد يكون من الممكن استخراج معادن جديدة من نفايات المناجم بالتوازي مع جهود التنظيف البيئي.

ولكن في النهاية ، فإن الشركات الخاصة هي التي ستقرر ، بناءً على مجموعة المعلومات الجديدة التي تجمعها الحكومة ، ما هي المجالات التي تريد استكشافها بشكل أكبر للتعدين المحتمل. وفي هذه المرحلة ، يقول فولدز ، “هناك قدر كبير من الاهتمام على جميع المستويات” ببيانات التصوير بالرنين المغناطيسي للأرض.

قال: “أود أن أقول إن الشركات على حافة مقاعدها”.

ظهر هذا المقال في الأصل بتنسيق غريست في https://grist.org/science/usgs-earth-mri-a-government-program-hopes-to-find-critical-minerals-right-beneath-our-feet/. Grist هي منظمة إعلامية مستقلة غير ربحية مكرسة لرواية قصص الحلول المناخية والمستقبل العادل. تعلم اكثر من خلال Grist.org