ابق على اطلاع بالتحديثات المجانية
ببساطة قم بالتسجيل في علوم myFT Digest – يتم تسليمه مباشرة إلى صندوق الوارد الخاص بك.
الكاتب معلق علمي
تحتوي البراكين على أكثر من الصخور المنصهرة. إلى جانب الصهارة توجد مادة غامضة تسمى محلول ملحي منصهر، وهو حساء غني بالمعادن يتجمع تحت البراكين النشطة والخاملة. ويستكشف الجيولوجيون الآن ما إذا كان من الممكن استغلال هذه البرك الجوفية العميقة لاستخراج الكنوز الذائبة مثل الليثيوم والنحاس والكوبالت. ويمكن تشغيل عملية الاستخراج بالطاقة الحرارية الأرضية، مما دفع بعض العلماء إلى تسميتها “التعدين الأخضر”.
قد يكون الحفر في البراكين تحديًا تقنيًا وربما زلزاليًا على الاندفاع الصافي للمعادن الصفرية، ولكن نظرًا للمخاوف الأخلاقية والبيئية المرتبطة بالتعدين في البر والبحر، فإن هذا الاحتمال يجذب الاهتمام الجيولوجي والتجاري بشكل مبرر. ومن الممكن أيضاً أن يشكل تعدين المياه المالحة تحت البراكين أهمية جيوسياسية استراتيجية، من خلال توسيع المعروض من المعادن المهمة وكسر القبضة الخانقة التي تتمتع بها الصين.
الصهارة، الموجودة في غرفة أسفل البركان، تطلق غازات غنية بالمعادن ترتفع نحو سطح الأرض. ومع ارتفاعها، ينخفض الضغط. ثم تنفصل الغازات إلى بخار ومحلول ملحي. يتجشأ البخار من البركان. ويتجمع المحلول الملحي، الذي يحتفظ بمعظم المعادن، في الصخور. وتميل هذه “العدسات الملحية”، التي يطلق عليها هذا الاسم بسبب شكلها المميز، إلى الاستقرار على مسافة تتراوح بين كيلومترين إلى أربعة كيلومترات تحت السطح.
يطلق جون بلوندي، عالم الأرض في جامعة أكسفورد، على هذه العدسات الملحية المنصهرة اسم “الخام السائل”. وقد قدر هو وزملاؤه أن العدسة الواحدة التي تشكلت على مدى 10000 عام يمكن أن تحتوي على 1.4 ميجا طن من النحاس. وقال لمجلة الأكاديمية الملكية للهندسة إنجينيا مؤخرا إن التوازن الدقيق للمعادن الثمينة والمعادن الأساسية والليثيوم والمعادن الأرضية النادرة الذائبة داخل البركان يعتمد على موقع ونوع البركان. لكنه أضاف أن “هذا سيكون بديلا قابلا للتطبيق لإزالة العقيدات المتعددة المعادن من قاع البحر – ومن شأنه أن يلحق ضررا أقل بالنظم البيئية الضعيفة”. يمكن أن تشير عينات الأبخرة البركانية التي تم جمعها بواسطة الطائرات بدون طيار، بالإضافة إلى التدفقات أو الرواسب السطحية البركانية، إلى المعادن التي من المحتمل أن تكون موجودة تحتها.
ومع وجود المعادن في المحلول بالفعل، يتطلب المحلول الملحي معالجة أقل، وينتج نفايات أقل، مقارنة بالمواد المستخرجة من الأرض. ففي تعدين النحاس التقليدي، على سبيل المثال، يكون حوالي 99 في المائة من الصخور المسحوقة عبارة عن نفايات.
كما أن المحاليل الملحية الضحلة في حقول النفط، والتي يتم إنتاجها عن طريق التنقيب عن النفط، تجتذب الاهتمام التجاري أيضًا. على سبيل المثال، تم استغلال تكوين سماكوفر في أركنساس منذ فترة طويلة لإنتاج الوقود الأحفوري ويتم ضخه بالفعل للحصول على محلول ملحي غني بالبروم. ويحتوي هذا أيضًا على ما يكفي من الليثيوم لجعل المعالجة جديرة بالاهتمام، نظرًا لارتفاع أسعار المعادن والبنية التحتية الحالية للاستخراج. وتقوم شركة إكسون موبيل بحفر أول بئر لليثيوم هناك، ومن المقرر أن يبدأ الإنتاج في عام 2027. كما يتم اشتقاق الليثيوم حاليًا من رواسب المياه المالحة الموجودة تحت المسطحات الملحية في دول مثل تشيلي وبوليفيا.
تنتج محطات الطاقة الحرارية الأرضية، التي تنطوي على الحفر في العمق، محلول ملحي من الطاقة الحرارية الأرضية. كان يُنظر إلى هذه المحاليل الملحية ذات يوم على أنها منتج ثانوي، لكنها الآن تستحق الاستغلال. على سبيل المثال، تستكشف الشركات في كورنوال بجنوب غرب إنجلترا حاليًا أفضل السبل للحصول على المعادن من محطات الطاقة الحرارية الأرضية المحلية.
ومع ذلك، فإن المياه المالحة المنصهرة هي الجائزة الأكبر والأعمق والأكثر لمعانًا، حيث تتميز بتركيزات أعلى من المعادن الثمينة مع عدد أقل من الشوائب. توفر بعض محطات الطاقة الحرارية الأرضية قناة للوصول إلى هذه الغنيمة البركانية الفرعية. وفقًا لتقارير Ingenia، تستكشف مجموعات مختلفة مفهوم استخلاص المياه المالحة المنصهرة من مواقع الطاقة الحرارية الأرضية في اليابان، ونيوزيلندا، وأيسلندا، وألمانيا.
إن التحدي الهندسي هائل: إيجاد طرق لحفر آبار يصل عمقها إلى 4 كيلومترات في صخور تصل درجة حرارتها إلى 400 درجة مئوية؛ حماية الآبار من الانهيار والتآكل بسبب السوائل شديدة الحموضة؛ والحماية من ترسيب المعادن قبل الأوان، مثل الترسبات الكلسية داخل الغلاية، أثناء رحلتها الطويلة للأعلى.
وحتى لو تم حل هذه المشاكل، فلا تزال هناك عقبات أخرى تنتظرنا. قد يحتوي المحلول الملحي على عناصر سامة مثل الزئبق، والتي تتطلب التخلص الآمن منها؛ ولا تزال العواقب الزلزالية لإعادة حقن السائل المنزوع من المعدن مرة أخرى في الأرض مجهولة. ولا تختلف إعادة الحقن عن التقنيات المستخدمة في التكسير الهيدروليكي، والتي يمكن أن تسبب هزات موضعية. ويعمل بلوندي مع كلية أكسفورد مارتن التابعة للجامعة في مشروع اختباري للمشاركة في تطوير الطاقة الحرارية الأرضية واستخراج المياه المالحة في جزيرة مونتسيرات الكاريبية.
إنها خطة جريئة ومحفوفة بالمخاطر، أن تغوص في جبال النار هذه لانتزاع الكنز من السائل المتدفق. ولكن مع وجود 1500 بركان منتشرة في جميع أنحاء الكوكب وانخفاض المعادن المهمة في عملية تحول الطاقة، فإن المردود يمكن أن يكون هائلا.
