Terwijl de Amerikaanse regering piekert over tekorten van de metalen en mineralen die nodig zijn om van fossiele brandstoffen af te stappen, mist het ook de geologische basiskennis die nodig is om te zeggen waar veel van die hulpbronnen zich bevinden. Minder dan 40 procent van het land is voldoende gedetailleerd in kaart gebracht om de ontdekking van nieuwe minerale afzettingen te ondersteunen, wat het plan van de regering-Biden belemmert om binnenlandse mijnbouw stimuleren van energietransitiemetalen zoals zeldzame aardmetalen en lithium, een essentieel ingrediënt in batterijen voor elektrische voertuigen. Maar de regering en het Congres proberen nu de kaarten in te vullen financiering opvoeren voor het Earth Mapping Resources Initiative van de USGS, of Aarde MRI.
Geologen Chunzeng Wang en Preston Bass in het veld bij Pennington Mountain. Bass heeft een hulpmiddel bij zich dat een draagbare gammaspectrometer wordt genoemd. Geologisch onderzoek van de Verenigde Staten
Earth MRI, een samenwerking tussen de federale overheid en geologische onderzoeken van de staat, werd in 2019 opgericht met de doel van het verbeteren van Amerika’s kennis van zijn “kritieke minerale” bronnen, een lijst met tientallen mineralen essentieel geacht voor energie, defensie en andere sectoren. Het initiatief neuriede stilletjes mee met een bedrag van ongeveer $ 11 miljoen per jaar aan financiering tot 2022, toen Earth MRI een extra instroom van $ 320 miljoen, gespreid over vijf jaar, via de tweeledige infrastructuurwet van 2021. Sindsdien is Earth MRI in een stroomversnelling geraakt, waarbij de USGS tientallen nieuwe kritische mineraalkarteringsinspanningen lanceerde van Alaska tot de Great Plains.
De USGS zal zowel in de grond als in verlaten mijnen op jacht gaan naar mineralen, waar mogelijk waardevolle metalen in stapels giftig afval zitten. De afzettingen die ze identificeren, kunnen uiteindelijk door mijnbouwbedrijven worden gewonnen, hoewel experts zeggen dat wetgevers en regelgevers de voordelen van mijnbouw zorgvuldig moeten afwegen tegen de sociale en ecologische kosten.
Voor nu, zegt Earth MRI-wetenschapscoördinator Warren Day, is het doel iets te bereiken dat nog nooit eerder is gedaan. ‘Niemand heeft ooit alle essentiële mineralen voor het land in kaart gebracht’, zei Day tegen Grist. “Dit is een enorme onderneming.”
Het proces van het in kaart brengen van de aarde is inderdaad zowel arbeidsintensief als tijdrovend: Geologen moeten dat ook zijn het veld ingestuurd om observaties en locaties van geologische kenmerken zoals fouten vast te leggen, metingen uit te voeren en gedetailleerde interpretaties van een landschap te maken. Die interpretaties kunnen worden aangevuld met laboratoriumanalyses van bodem- en gesteentemonsters, evenals gegevens verzameld door vliegtuigen en andere teledetectie-instrumenten. Het kan enkele jaren duren voordat onderzoekers al die informatie hebben samengevoegd tot een kaart met een resolutie van een inch tot 2000 voet, de standaardschaal waarop geologische onderzoeken van de staat werken. Die geologische kaarten karakteriseren ertsafzettingen niet volledig om te bepalen of ze economisch te mijnen zijn. Maar ze vormen vaak een startpunt voor particuliere bedrijven om dat meer gedetailleerde verkennende werk te doen.
“Onze kant is de definitie van het geologische raamwerk waar afzettingen kunnen voorkomen,” zei Day. “De particuliere industrie neemt dat en probeert de middelen te definiëren.”
Die door de industrie geleide exploratie kan nog enkele jaren duren, waarna het tot tien jaar kan duren om een mijn toe te staan en te bouwen, zegt Allan Restauro, een metaal- en mijnbouwanalist bij het energieadviesbureau BloombergNEF. De discrepantie tussen de tijd van exploratie tot mijnbouw, en de verwachte ramp-up op korte termijn in de vraag naar energietransitiemetalen, heeft ertoe geleid dat veel experts voorspellen dat we tekorten aan hulpbronnen zullen zien zoals lithium binnen het decennium.
“Zelfs als er op dit moment iets zou worden ontdekt, is het misschien pas na 2030, wanneer de vraag enorm is gestegen, een daadwerkelijk producerende mijn”, zei Restauro tegen Grist.
Om de kloof tussen de ontdekking van mineralen en de toekomstige vraag te helpen dichten, racen Earth MRI-wetenschappers om zoveel mogelijk geologische basisgegevens te verzamelen. De federale overheid contracteert particuliere bedrijven om geofysische onderzoeken vanuit de lucht uit te voeren – met gespecialiseerde instrumenten over een regio vliegen om specifieke eigenschappen van de rotsen onder de voeten te meten. De primaire benadering die de USGS gebruikt, genaamd aeromagnetisch onderzoek, meet kleine variaties in het aardmagnetisch veld die verband houden met de magnetische eigenschappen van lokale rotsen. In sommige gevallen voert het bureau ook radiometrische onderzoeken uit, die natuurlijke radioactieve emissies detecteren van rotsen en bodems die elementen zoals thorium en uranium bevatten. Deze elementen kunnen wijzen op de aanwezigheid van specifieke mineraalsoorten die van belang zijn: Thorium wordt bijvoorbeeld vaak gevonden naast zeldzame aardmetalen.
De A De giek op deze Earth MRI-helikopter bevat gevoelige apparatuur voor het uitvoeren van geofysische onderzoeken vanuit de lucht.
Geologisch onderzoek van de Verenigde Staten
Terwijl de USGS verkenningen vanuit de lucht uitvoert, worden staatsgeologen naar het veld gestuurd voor gedetailleerde oppervlaktekartering en bemonstering.
Earth MRI-wetenschappers hebben geïdentificeerd meer dan 800 aandachtsgebieden in het hele land – regio’s met op zijn minst enig potentieel om kritieke mineralen te huisvesten. Met de Bipartisan Infrastructure Law verhoogt het totale budget van het initiatief naar $ 74 miljoen per jaar van 2022 tot 2026 zijn de inspanningen om ze allemaal te onderzoeken “aanzienlijk” toegenomen, zegt Jim Faulds, de president van de American Association of State Geologists. Ongeveer twee keer zoveel staten houden zich nu bezig met het in kaart brengen van projecten als voor de wet, en individuele projecten krijgen drie keer zoveel geld als voorheen. Dat zal naar verwachting een grote zegen zijn voor westerse staten zoals Nevada en Arizona, die slechts een kwart tot een derde van het land in detail in kaart hebben gebracht en behoren tot de meest veelbelovende plaatsen in het land om energietransitiemetalen te vinden.
“Veel westerse staten zijn rijk aan mineralen,” zei Faulds. “Maar we weten niet noodzakelijkerwijs waar die mineralen zijn.”
Zelfs op plaatsen waar al grote minerale afzettingen zijn ontdekt, hebben we niet noodzakelijkerwijs gedetailleerde kaarten van de regio. Dat is het geval voor het Thacker Pass-gebied nabij de grens met Oregon, gastheer voor enkele van de grootste lithiumbronnen in Noord-Amerika, evenals een gebied van west-centraal Nevada dat grote lithiumafzettingen heeft. Door New Earth MRI gefinancierd onderzoekswerk in deze gebieden zal helpen de volledige omvang van deze bronnen te bepalen, zegt Faulds, die Nevada’s State Bureau of Mines and Geology leidt.
In het oosten van de VS, waar sommige staten relatief goed in kaart zijn gebracht, is er nog steeds een potentieel voor nieuwe ontdekkingen. Geologen hadden bijvoorbeeld geen idee dat het Pennington Mountain-gebied in het noorden van Maine gastheer was voor zeldzame aardrijke rotsen: Earth MRI financierde een project in het gebied omdat het eerder was gedolven voor elementen zoals koper en mangaan, zei Anji Shaheen USGS-geofysicus die heeft bijgedragen aan het onderzoek.
“Toen we het gebied kozen, dachten we aan die specifieke minerale hulpbronnen,” zei Shah. “Pas toen we de [airborne survey] gegevens en we merkten enkele anomalieën op waarvan we zeiden: ‘Hé, dit kan een hoog gehalte aan zeldzame aardmetalen bevatten.’” Vervolgonderzoek in het veld en in het laboratorium bevestigde niet alleen verhoogde niveaus van zeldzame aardmetalen, maar ook niobium En zirkoniummineralen die worden gebruikt in onderdelen van straalmotoren en nucleaire regelstaven.
Een fijnkorrelig vulkanisch gesteente, gevonden op Pennington Mountain in Maine, dat zeldzame aardmetalen, niobium en zirkonium herbergt. Geologisch onderzoek van de Verenigde Staten / Chunzeng Wang, Universiteit van Maine-Presque Isle
Ontdekkingen als deze zouden uiteindelijk kunnen leiden tot de oprichting van nieuwe mijnen en nieuwe binnenlandse toeleveringsketens voor kritieke mineralen belangrijkste beleidsdoel van de regering-Biden. Maar als bedrijven beginnen te schreeuwen om deze stenen uit de grond te graven, zal de administratie er goed over moeten nadenken hoe te balanceren zijn prioriteiten op het gebied van klimaat en nationale veiligheid met de potentiële schade van mijnbouw, die lokale ecosystemen kan aantasten, lucht- en waterverontreiniging kan veroorzaken en plattelandsgemeenschappen kan transformeren. Projecten die niet zorgvuldig zijn gesitueerd, stuiten waarschijnlijk op lokale weerstand, zoals geïllustreerd door een voorgestelde lithiummijn bij Thacker Pass die onlangs begonnen met de bouw ondanks felle tegenstand van natuurbeschermers, een lokale boer en indianenstammen.
“We gaan nog veel meer afzettingen ontdekken” uit Earth MRI, zei Thea Riofrancos, een politicoloog aan het Providence College in Rhode Island die onderzoek doet naar de kruising tussen grondstofwinning en groene energie. Maar de voordelen van het extraheren van die mineralen, zei Riofrancos, “moeten niet worden aangenomen.”
Riofrancos zou graag zien dat de regering holistisch nadenkt over betere en slechtere plaatsen voor mijnbouw, misschien door kaarten van minerale afzettingen te combineren met kaarten die de biodiversiteit, waterbronnen, historisch gemarginaliseerde gemeenschappen en inheemse landen tonen, waar een groot deel van de huidige energietransitie metaalwinning plaatsvindt , volgens een recent onderzoek. (Day zegt dat de USGS altijd schriftelijke toestemming van stammen verkrijgt voordat ze reservaatgebieden in kaart brengen.) Door al deze factoren in overweging te nemen bij de beslissing waar nieuwe mijnbouw wordt toegestaan, zal de schade worden geminimaliseerd, zegt Riofrancos.
Een van de aantrekkelijkere plekken om op energietransitiemetalen te jagen, zou verlaten mijnland kunnen zijn, dat al is aangetast. Kolenmijnafval kan bijvoorbeeld worden verrijkt met zeldzame aardmetalen; wetenschappers met het ministerie van Energie zijn werkt momenteel aan de beste manieren om ze te extraheren. Enkele jaren geleden, Shah en haar collega’s ontdekt dat mijnafval in verlaten 19e- en 20e-eeuwse ijzermijnen in het oostelijke Adirondack-gebergte in New York ook is verrijkt met zeldzame aardmetalen – in het bijzonder de zogenaamde zware zeldzame aardmetalen die economisch waardevoller zijn.
Riofrancos ziet de opname van mijnafval door de USGS in haar karteringsinspanningen als een positief teken. “Hoe meer industrieel ontwikkeld een gebied is, hoe minder nieuwe schade wordt veroorzaakt door mijnbouw”, zei ze, eraan toevoegend dat het mogelijk zou kunnen zijn om nieuwe metalen uit mijnafval te halen in combinatie met inspanningen om het milieu op te ruimen.
Maar uiteindelijk zijn het particuliere bedrijven die zullen beslissen, op basis van de schat aan nieuwe informatie die de overheid verzamelt, welke gebieden ze verder willen verkennen voor mogelijke mijnbouw. En op dit punt, zegt Faulds, “is er op alle niveaus nogal wat interesse” in Earth MRI-gegevens.
“Ik zou zeggen dat bedrijven op het puntje van hun stoel zitten”, zei hij.
Dit artikel verscheen oorspronkelijk in Maalkoren, een onafhankelijke mediaorganisatie zonder winstoogmerk die zich toelegt op het vertellen van verhalen over klimaatoplossingen en een rechtvaardige toekomst. Meer informatie op Grist.org
.
