На дворе 2024 год. Самое время посмотреть в будущее, причем не на год, а сразу на несколько лет и даже десятилетий вперед. Издание Undark Magazine (США) рассуждает о тех тенденциях, которые способны в XXI веке изменить мировую горнодобычу.
В ближайшие десятилетия, когда будут исчерпаны самые легкодоступные месторождения металлов, поиск нового сырья для обеспечения перехода к чистой энергетике заставит нас продвигаться в более отдалённые и политически нестабильные регионы и глубже под землю, вплоть до морского дна, а может быть и вообще за пределы нашей планеты.
Там, где это технически возможно, мы будем углубляться в земную кору в поисках богатых металлами руд. Многие из крупнейших карьеров мира — Чукикамата на севере Чили, Бингем-Каньон в штате Юта и Грасберг на западе Новой Гвинеи — уже предельно глубоки с точки зрения безопасности. При глубине карьера более километра его стены могут становиться всё более нестабильными.
Не лучше ситуация с шахтами. Здесь рекордсменом является золотой рудник Мпоненг в ЮАР: на глубину почти 4 км тысячи рабочих перемещаются по подземным туннелям длиной 380 км, а в процессе добычи драгметалла ежегодно потребляется больше энергии, чем Новым Орлеаном за тот же срок.
Карьер Чукикамата на севере Чили.
Горнодобычу на больших глубинах потенциально исключительно опасной делают высокие температуры, обвалы, выбросы газа и множество других опасностей, которые возникают в результате взрывных работ и удаления горных пород.
«Глубокая шахта — это перемирие, которое обязательно будет нарушено», — пишет Мэтью Харт, автор книги «Золото: гонка за самым соблазнительным металлом в мире».
По крайней мере 600 раз в месяц в Мпоненг регистрируются сейсмические толчки. Иногда землетрясения вызывают внезапные горные выбросы, когда порода взрывается в шахтной полости и косит людей смертоносными осколками зазубренных камней. Иногда толчки вызывают обвалы. Некоторые из горных выбросов были настолько мощными, что другие страны, получив сейсмические данные, заподозрили ЮАР в испытании ядерной бомбы. Предыдущий владелец шахты отказался от плана её дальнейшего углубления, но в августе 2023 года новый собственник объявил о пересмотре этого решения.
При самых благоприятных обстоятельствах существуют жёсткие ограничения на то, как далеко вглубь мы можем продвинуться: земная кора простирается вниз на глубину до 48 км на суше и примерно до 10 км под морским дном. Рекорд глубины, 12 км, принадлежит Кольской сверхглубокой скважине, которую пробурили еще во времена СССР.
Шахтеры в ЮАР вынуждены порой фотработать в экстремальных условиях.
В рамках проекта «Resolution» в Аризоне, масштабного подземного рудника, который сможет обеспечить четверть потребностей США в меди, компании Rio Tinto и BHP планируют потратить до 8 млрд долларов на добычу полезных ископаемых на глубине более 2 км, где температура превышает 80º С.
По необходимости подземные разработки будут в значительной степени автоматизированы с помощью десятков тысяч электронных датчиков и так называемых аналитических механизмов, контролирующих всё: от взрывчатых веществ до движения автономных транспортных средств. Но эта «шахта будущего» должна столкнуться с ещё более серьёзными проблемами, чем коварные глубины: против проекта выступает большинство групп коренных народов Аризоны.
По мере того, как с помощью новых технологий мы разрабатываем всё более глубокие и опасные места, наши шахты будут становиться всё более безлюдными. К середине 2030-х годов прогресс технологий позволит сократить почти треть рабочих мест. При реализации этого перехода будет всё чаще использоваться концепция «роев». Представьте себе большое количество крошечных роботов, беспилотных грузовиков, насосных станций и даже бактерий, выполняющих работу по добыче полезных ископаемых без прямого участия людей.
Будь то на дне океана или в глубоких шахтах слишком жарких для рабочих, рои небольших машин могут быть организованы по тому же принципу, что и колония муравьев. Когда муравьи покидают свои гнёзда в поисках еды, они выделяют феромоны — крошечные дозы биоактивных веществ, которые служат своеобразными маячками для других муравьёв.
Rio Tinto собирается добывать полезные ископаемые на глубине более 2 км, где температура превышает 80º С.
Эта система организации уже применяется в экспериментах по вывозке руды грузовиками из карьеров со спиральными трассами, одной из самых энергозатратных операций на большом руднике. Вместо того, чтобы содержать небольшой парк грузовиков размером с дом для перевозки руды, компания может использовать гораздо больший парк относительно небольших самоуправляемых грузовиков, работающих как рой.
«В рое нет лидера, — говорит Скотт Данбар, профессор горного дела Университета Британской Колумбии. — Если грузовик ломается, он ломается. Их так много, что это не имеет значения».
Подобная концепция также применима к растениям и бактериям. Определённые виды растений и деревьев можно массово высаживать на бедных поверхностных рудах или на загрязнённых металлами почвах, где они накапливают металлы в своих тканях и соках, эффективно используя солнечную энергию для создания так называемой биоруды. Подобный «сбор урожая ради денежной выгоды» был успешно применён к металлам платиновой группы (включая платину, палладий и рутений), золоту и никелю, в частности, в Новой Каледонии. Там дерево под названием Pycnandra acuminata поглощало столько металла, что смола его коры на четверть состояла из никеля.
То самое "никелевое дерево" Pycnandra acuminata.
Мало того, что многие биоруды практически не содержат серы, их плавка требует меньше энергии, чем при использовании обычных руд. Такой экологически безопасный метод имеет огромный потенциал для разработки бедных почв, окружающих рудные тела, и для извлечения токсичных элементов, таких как мышьяк, кадмий и селен, из хвостохранилищ и загрязнённых шахтами почв.
Некоторые бактерии могут разлагать руду для получения энергии и пищи, выделяя такие металлы, как медь, которые можно собирать и перерабатывать. Бактериальное выщелачивание, более десяти лет применявшееся на медном руднике Эскондида в Чили, остается медленным процессом — слишком медленным для многих горнодобывающих компаний.
Но работа продолжается в Университете Британской Колумбии, крупном исследовательском центре горнодобывающей промышленности, где пытаются расшифровать так называемый минеральный микробиом. Благодаря лучшему пониманию микроорганизмов, которые естественным образом сосуществуют с ценными рудами, мы надеемся использовать их для выполнения наших задач.
Медный рудник Эскондида в Чили.
Для освоения этих технологий всё в большем количестве потребуются работники со специальным образованием, что делает хорошие рабочие места недоступными для значительной части местного населения, особенно на Глобальном Юге. Относительно прибыльные, низкоквалифицированные рабочие места, которые общины в горнодобывающих зонах исторически использовали для оправдания принятия социальных и экологических последствий сырьевых проектов, исчезнут, например, работа водителем огромного самосвала.
Горнодобывающие компании будут продвигать рост автоматизации как благо для здоровья и безопасности, поскольку на рудниках уменьшится количество людей, а значит, и число потенциальных пострадавших. Но поскольку технологии заменяют чёрную работу прошлого, этим компаниям придётся столкнуться с перспективой альтернативных форм компенсации в горнодобывающих зонах — возможно, выплаты в виде общественных дивидендов, владения акциями или даже универсального базового дохода, чтобы сохранить мирные отношения с местными жителями.
Перевод Виктора Симионова
