Des scientifiques de l'Université d'Oxford démontrent comment il est possible d'extraire directement des métaux précieux à partir de fluides salés chauds (« saumures ») piégés dans des roches poreuses à des profondeurs d'environ 2 km sous des volcans dormants. Ils proposent cette approche radicale d'exploitation minière verte pour fournir des métaux essentiels pour un avenir net zéro-cuivre, or, zinc, l'argent et le lithium—d'une manière durable.

Le magma sous les volcans libère des gaz qui remontent vers la surface. Ces gaz sont riches en métaux. Au fur et à mesure que la pression baisse, les gaz se séparent en vapeur et en saumure. La plupart des métaux dissous dans le gaz magmatique d'origine se concentrent dans la saumure dense, qui à son tour se retrouve piégé dans la roche poreuse. Le moins dense, et la vapeur appauvrie en métal continue jusqu'à la surface, où il peut former des fumerolles, tels que ceux observés sur de nombreux volcans actifs.

Dans un nouveau journal, publié aujourd'hui dans Science ouverte , les scientifiques d'Oxford, basé au Département des Sciences de la Terre, révéler comment ce piégé, la saumure souterraine est un "minerai liquide" potentiel contenant une multitude de métaux précieux, y compris l'or, cuivre et lithium, exploitable en extrayant les fluides en surface via des puits profonds.

Leurs modèles montrent que les saumures contiennent potentiellement plusieurs millions de tonnes de cuivre. Le cuivre est un métal clé pour faire la transition vers le zéro net, en raison de son importance dans la production et le transport d'électricité, et véhicules électriques.

Professeur Jon Blundy, basé au Département des sciences de la Terre et auteur principal, déclare que « atteindre le zéro net entraînera une demande sans précédent de ressources métalliques naturelles, demande que le recyclage à lui seul ne peut satisfaire. Il faut penser à basse énergie, des moyens durables d'extraire les métaux du sol. Les volcans sont une cible évidente et omniprésente."

L'article montre également comment l'énergie géothermique sera un sous-produit important d'une approche d'exploitation minière verte, ce qui signifie que les opérations en tête de puits seront neutres en carbone.

L'exploitation minière conventionnelle extrait les métaux, comme le cuivre, provenant de puits profonds ou de mines souterraines sous forme de minerais solides qui doivent ensuite être concassés et traités. Dans le cas du cuivre, plus de 99% de la roche concassée sont des déchets. Ces mines ont un impact environnemental, très coûteux à construire et à déclasser, produire d'énormes tas de stériles, et sont très énergivores et en CO 2 -produire.

La perspective d'extraire des métaux sous forme de solution à partir de puits réduit le coût de l'extraction et du traitement du minerai, plus exploite l'énergie géothermique pour piloter les opérations. Cela réduit considérablement l'impact environnemental de la production de métal.

Professeur Blundy, dit que "les volcans actifs du monde entier rejettent dans l'atmosphère des quantités prodigieuses de métaux précieux. Une partie de cette dotation métallique n'atteint pas la surface, mais devient piégé sous forme de fluides dans les roches chaudes à environ 2 km de profondeur. L'exploitation minière verte représente une nouvelle façon d'extraire à la fois les fluides métallifères et l'énergie géothermique, d'une manière qui réduit considérablement l'impact environnemental de l'exploitation minière conventionnelle. »

La recherche fait partie d'un effort international (entre le Royaume-Uni et la Russie) qui utilise la volcanologie, modélisation hydrodynamique, géochimie, géophysique et expériences à haute température.

L'équipe a travaillé sur des carottes de forage provenant d'un certain nombre de systèmes géothermiques profonds (au Japon, Italie, Montserrat, Indonésie, Mexique) pour confirmer leurs prédictions de saumures riches en métaux.

Professeur Blundy, qui est maintenant financé par une chaire de recherche de la Royal Society pour travailler sur les volcans et l'exploitation minière verte, dit que "l'exploitation minière verte est un défi scientifique et technique que nous espérons que les scientifiques et les gouvernements adopteront dans la course vers le net zéro".

Les scientifiques disent que les études géophysiques des volcans montrent que presque tous les volcans actifs et dormants abritent une « lentille » potentiellement exploitable de saumure riche en métaux. Cela signifie que l'exploration des métaux peut ne pas être limitée à relativement peu de pays comme c'est le cas actuellement (Chili, NOUS., Pérou, Chine, RDC, etc.), en raison de l'omniprésence des volcans dans le monde.

Les principaux risques sont technologiques. Le procédé consiste à forer dans la roche à 2 km de profondeur et à des températures de plus de 450 °C. Les fluides extraits sont corrosifs, ce qui impose des limites sur les types de matériaux de forage. Les fluides extraits ont tendance à déverser leur charge métallique dans le puits de forage, un problème connu sous le nom d'entartrage (un peu comme le calcaire dans une bouilloire). La prévention de la formation de tartre nécessitera une réflexion complexe sur la dynamique du débit de fluide et le contrôle de la pression et de la température dans le puits de forage. La prévention de la corrosion des puits de forage nécessitera des développements en science des matériaux pour créer des revêtements résistifs.

Selon l'équipe d'Oxford, bon nombre de ces défis sont déjà relevés par des moyens profonds, projets de forage géothermique à chaud. Dans certains cas, ces projets ont atteint des températures supérieures à 500 °C; parfois ils ont puisé dans de petites poches de roche en fusion, par exemple en Islande et à Hawaï.

S'assurer que les fluides continuent de s'écouler dans le puits une fois foré est un problème complexe et la perméabilité et la porosité des la roche ductile est un domaine difficile. L'équipe d'Oxford a déjà breveté une idée d'extraction de fluide.

Ils disent que le risque de déclencher des éruptions volcaniques est très faible, mais doit être évalué. Ils ne prévoient pas de forer dans le magma lui-même, mais dans les roches chaudes au-dessus de la chambre magmatique, ce qui réduit considérablement le risque de rencontrer du magma

Les scientifiques ont passé les cinq dernières années à « réduire les risques » du concept, et sont maintenant prêts à forer un puits d'exploration sur un volcan en sommeil. Cela clarifiera bon nombre des risques et des défis décrits, et annoncera une nouvelle avancée dans notre compréhension des volcans et de leur immense quantité d'énergie et de métaux.

Professeur Blundy, dit que "poursuivre le travail de réduction des risques, que nous poursuivons sur de nombreux fronts grâce à une collaboration internationale, est important. De même, nous devons identifier le meilleur volcan test pour forer un puits d'exploration."

Ils disent qu'une « mine de saumure » ​​pourrait être dans cinq à 15 ans, selon la façon dont les défis peuvent être relevés.