Kobber uden tårer

Kobber og vand har et spændt forhold. Vi flytter vand rundt med kobber. Kobberrør fører vand til og i bygninger. Og mens vi lader tyngdekraften og vandtrykket gøre det meste af arbejdet for at få vand til at klatre til vandhaner i øverste etage, må vi nogle gange flytte vand mod tyngdekraften med motorer lavet af kobbertråd. Det er for det meste kobbertråd, der bringer elektricitet fra kraftværket til din mikrobølgeovn - en enhed fyldt med kobberledninger, der er specielt designet til at opvarme vandet i mad. Men for at få mere kobber bruger vi vand. Millioner eller milliarder af gallon - mere end nok til at understrege de tørkeudsatte områder, hvor det meste kobber udvindes. Hvis affaldet fra kobberminen håndteres dårligt, kan det forgifte en flod. Vi har brug for vand for at leve og kobber for at kommunikere, og en chilensk opstart tester en vandeffektiv minedriftsmetode for at sikre, at vi har masser af begge dele.

Kobbertråd, makrofotograferet. Foto af frankieleon på Flickr (CC BY 2.0)

Effektiv minedrift er ikke det eneste skridt, vi kan gøre - vi bør også genbruge så meget kobber som muligt. En undersøgelse fra 2021 af kobbergenanvendelse på tværs af brancher viste, at omkring 30% af den globale efterspørgsel blev dækket af genanvendt kobber. Den samme undersøgelse bemærkede masser af plads til forbedringer: Amerikas kobbergenbrugskæde står uorganiseret, hvor skrothandlere og genvindingsvirksomheder stadig diskuterer, hvem der skal påtage sig opgaven med at teste skrot for at bekræfte dets sammensætning. Uden denne organisation sendes kobberlegeringer til "direkte smelte" genvindingsvirksomheder, der bruger lidt strøm, men kun kan bruge rent kobberskrot. Rent kobber vinder op sendt til smeltning og raffinering af genvindingsvirksomheder, der bruger meget mere strøm, men udmærker sig ved at adskille kobber fra andre metaller.

Men selv hvis vi opnåede idealet - 100% genbrug - ville der stadig være kobberminedrift for at imødekomme den stigende efterspørgsel. Vi kan forbedre vores genbrug, men for at reducere vandbelastningen er vi også nødt til at forbedre udvindingen. Det er her Ceibo, en chilensk opstart, gør fremskridt.

Traditionel kobberudvinding involverer koncentration og smeltning. Koncentrationstrinnet kræver meget vand - tons og tons finmalet malm (sten indeholdende nyttige mineraler eller metaller) dumpes i vand sammen med kemikalier, der hjælper kobbermineralpartiklerne med at flyde og andre materialer synke, når luft pumpes gennem "skummet". Med udtømningen af kobberaflejringer af højeste kvalitet er mængden af malm, der skal behandles for at få et kilo kobber, steget, og mere malm kræver større skumtanke og mere vand.

Luftbobler fyldt med partikler af kobbersulfid i en flydetank ved Prominent Hill-minen (i South Australia). Foto: Wikimedia-bruger Geomartin (CC BY-SA 4.0).

Ceibo forbedrer en eksisterende alternativ metode, kaldet "udvaskning", hvor vand eller syre bruges til kemisk at hente kobber fra sten. Udvaskning af kobber er ikke ligefrem nyt, det er blevet gjort i årevis på tailings fra gamle, forladte miner - genbrug af de rester, tidligere generationer smed væk. Men udvaskning under jorden var teoretisk indtil nu.

Mens denne cyklus har en vag lighed med den hydrauliske "fracking", der udføres af fossile brændstofselskaber, vil leeching sandsynligvis være mindre destruktiv - leeching involverer ikke hamring af klippen med massive trykændringer, en hyppig måde fracking operationer bryder tilstødende stenlag og forurener grundvand.

Udvaskningsmetoden har nogle forbehold. Geologisk undersøgelse af de omkringliggende klipper og brudlinjer er afgørende for at forudse, hvordan den opløste kobberopløsning kan flyde. Nogle kobberbærende sten lader ikke vand strømme igennem. Enhver operation, der flytter metalmættet væske under jorden, medfører risiko for grundvandet. Nylige geologiske undersøgelsesteknikker tilbyder en måde at håndtere en af disse risici på:  "elektrisk modstandstomografi" (ERT) kan spore underjordisk bevægelse af udvaskningsvæsken. ERT kan levere data i realtid, som køber tid for operatørerne til at gribe ind, hvis udvaskningsvæsken begynder at strømme mod grundvandet.

De kobberminedrift og forarbejdningsteknikker, der allerede er i brug, er mere risikable. Den tilladelsesafventende Resolution Copper mine i Arizona planlægger den mere traditionelle tilgang: udhuling af et stort lag under en akvifer og smeltning af malmen på overfladen. Det er ikke gået godt. Minen har mødt hård lokal modstand og retskampe. Ud over at suge milliarder liter vand fra et allerede tørt område til smeltning, vedrører Resolution Coppers planlagte minedriftsmetode hydrologer, at akviferen vil kollapse, da al sten over det minerede lag falder og sætter sig. En  af Resolution Coppers egne videoer (unoteret på deres YouTube-kanal) forklarer deres "panel caving mining metode", som gør det muligt for tyngdekraften at kollapse klippen ovenfor i en kontinuerlig "selvformerende" kontrolleret hule i - uden at nævne, at et af lagene ovenfor er en kritisk akvifer.

Ud over at bruge langt mindre vand har Ceibos tidlige tests vist meget højere kobberekstraktion: at få 75% af det estimerede kobberindhold i kobbersulfidmalm sammenlignet med 31% genopretning fra koncentration. Meget mere kobber til gode priser i både elektricitet og vand. Ceibo siger, at de er klar til at skalere op, med større implementeringer planlagt snart.

Vi har brug for kobber til elektriske køretøjer, generatorer i turbiner, ledninger til solpaneler og mange af de andre nøgleteknologier. Men at få det kobber ved at bringe et samfunds vandforsyning i fare er ikke bæredygtig adfærd. Udvaskning giver os et lovende alternativ, ikke et perfekt et af slagsen – det indebærer sine egne risici og sikkerhedskrav. Men afkobling af kobberminedrift fra dens enorme vandomkostninger kombineret med bedre koordinering af kobbergenanvendelse vil lette spændingen mellem vores mål om at opskalere grøn teknologi og sikre nok vand til mennesker og de miljøer, vi lever i.

Kobberfloden. Opkaldt efter de rigelige kobberaflejringer, der findes nær dens banker, men minedrift ophørte for årtier siden. Floden er nu bedre kendt for sit rigelige dyreliv. Over 2 millioner laks gyder i Copper River hvert år. Foto: af Mike's Alaska Travels på Flickr (CC BY-ND 2.0)