Surowce naturalne: czy ich wydobycie może być mniej szkodliwe

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Wydobywanie z ziemi surowców to brudna praca: nierzadko większość urobku trafiającego na powierzchnię stanowią zanieczyszczenia. W niektórych kopalniach miedzi w Chile górnicy codziennie wydobywają tysiące ton materiału, „z czego aż 95% to odpady”, wyjaśnia D. R. Nagaraj, ekspert górniczy z Columbia University. Cenne minerały oczyszcza się, przedmuchując przez nie powietrze w urządzeniu nazywanym pęcherzykowym złożem fluidalnym. Niedawno zaproponowano udoskonalenie tej kosztownej technologii, które powinno zwiększyć jej efektywność.

W używanych dziś urządzeniach czyszczony materiał przepychają przez komorę pęcherzyki powietrza, które rozdzielają drobiny różnej wielkości i sprawiają, że zanieczyszczenia gromadzą się na powierzchni. Chris Boyce, inżynier chemik z Columbia University, wyjaśnia, że technologia wymaga dużych ilości wody i energii, ponieważ chaotyczne ruchy pęcherzyków powietrza zmniejszają efektywność. „Skutkiem ich łączenia się i rozpadania są niejednorodne rozmiary” i nierównomierne sortowanie.

W „Proceedings of the National Academy of Sciences USA” (2021) Boyce ze współpracownikami opisali metodę, która pozwala uporządkować pęcherzyki powietrza, zmniejszając ilość energii potrzebną do rozdzielenia rudy i zanieczyszczeń. Badacze zainstalowali komorę fluidalną na wibrującej platformie i stwierdzili, że drgania o odpowiednich parametrach powodują uporządkowanie chaotycznego rozkładu kieszenii powietrznych, tak że zaczęły one zbierać się w rzędy. Boyce wyjaśnia, że pod wpływem wibracji drobiny zanieczyszczeń przemieszczają się pomiędzy strefami fazy stałej i płynu, upodabniając się raz do piasku, z którego na plaży budujemy zamki, a innym razem do piasku w klepsydrze. Badacze udokumentowali, jak to gwałtowne przesuwanie powoduje porządkowanie bąbelków, które tworzą nowe formacje, co wcześniej nie było przewidywane przez żaden model oddziaływania gazu z ciałami stałymi.

Uzyskane wyniki eksperymentalne pozostają aktualne dla urządzeń o różnej wielkości i różnej średnicy drobin. Boyce podkreśla, że to dobrze wróży wykorzystaniu wyników badań w skali przemysłowej. To „kluczowe pytanie”, przekonuje Kristian Waters, inżynier materiałowy z McGill University, który nie uczestniczył w opisywanych badaniach. „Jak zmienić skalę procesu? W niektórych kopalniach przetwarza się dziennie nawet setki tysięcy ton rudy.”

Boyce współpracuje z ekspertami takimi, jak Nagaraj, aby zastosować swoje odkrycie w praktyce i ograniczyć szkodliwy wpływ urządzeń wydobywczych na środowisko. Nagaraj wyjaśnia, że nawet zielone technologie, jak samochody elektryczne, potrzebują surowców. „Jeżeli górnictwo nie stanie się neutralne dla środowiska, nie będzie można powiedzieć tego o żadnej innej dziedzinie”.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.