Le nuove tecnologie potrebbero raffinare il rame di cui il mondo ha bisogno, senza dover ricorrere a fusioni sporche

In un laboratorio di Newark, nel New Jersey, un liquido grigio turbina vigorosamente all’interno di un reattore delle dimensioni di una piccola anguria. Qui, gli scienziati con la startup della tecnologia mineraria Ancora luminoso stanno utilizzando un metallo raro, il vanadio, per estrarne uno comune, il rame, da minerali che oggi sono troppo difficili o costosi da lavorare per l’industria mineraria.

Se i risultati promettenti che Still Bright sta vedendo nei bicchieri e nelle bottiglie potessero essere replicati su scala molto più ampia, si potrebbero sbloccare vaste risorse di rame per la transizione energetica.

Still Bright non è l’unica azienda che cerca di rivoluzionare la produzione di rame. Una manciata di startup con obiettivi simili hanno annunciato partnership con importanti società minerarie e hanno raccolto decine di milioni di dollari di investimenti. Queste aziende affermano che la loro tecnologia può aiutare a soddisfare i bisogni dell’umanità crescente appetito per il metalloriducendo al contempo l’impatto ambientale del settore.

“Stiamo affrontando una domanda di rame senza precedenti, e questa è davvero legata all’elettrificazione di tutto”, ha detto a Grist il capo dello staff di Still Bright, Carter Schmitt.

Il mondo non può raggiungere i suoi obiettivi climatici senza il rame, che svolge un ruolo centrale nelle tecnologie necessarie per la decarbonizzazione. I cavi in ​​rame sono al centro delle reti elettriche mondiali, che dovranno espandersi enormemente per portare online più energia rinnovabile. Anche le turbine eoliche, i pannelli solari, i veicoli elettrici e le batterie agli ioni di litio fanno affidamento sul minerale. Con la crescita del mercato di queste tecnologie, si prevede che anche la domanda del 29° elemento da parte del settore dell’energia pulita aumenterà quasi il triplo entro il 2040.

Allo stesso tempo, i minatori di rame sono estenuanti le loro riserve di migliore qualità. Il rame economico da estrarre si trova nelle rocce conosciute come minerali e nei gradi dei minerali che i minatori stanno sfruttando – la concentrazione di rame in essi contenuta – sono diminuiti costantemente negli ultimi 20 anni. Nel frattempo, i minerali facili da lavorare vicino alla superficie stanno lasciando il posto a quelli più impegnativi nelle profondità. E l’attuale procedura standard per l’estrazione del metallo dalla maggior parte dei minerali provoca un notevole inquinamento.

Circa l’80%. del rame oggi estratto proviene da rocce non esposte agli agenti atmosferici conosciute come minerali primari di solfuro di rame. Dopo essere stato frantumato e macinato fino a ottenere una polvere fine, il rame contenuto nei minerali di solfuro primario viene concentrato utilizzando sostanze chimiche prima di essere inviato a una fonderia, dove viene raffinato ad alte temperature.

Il processo di concentrazione e fusione del rame produce un impasto minerale tossico chiamato sterili e un cocktail di inquinanti atmosferici tra cui piombo e arsenico. Negli Stati Uniti, una sola tribù di nativi americani – gli Apache San Carlos – ha sopportato il peso maggiore di tale inquinamento. Due delle tre fonderie di rame americane si trovano a poche miglia dai confini della riserva della tribù, nel sud-est dell’Arizona. Entrambi lo sono tra i peggiori emettitori di piombo nella nazione, vomitando metalli tossici nell’aria per quasi un secolo. (Una di queste fonderie è stata messa fuori servizio quattro anni fa a seguito di uno sciopero dei lavoratori, ma lo è secondo quanto riferito prevedendo di riprendere le operazioni per soddisfare la crescente domanda di rame.)

“Questa roba non scompare”, afferma Jim Pew, direttore della pratica dell’aria pulita presso lo studio legale ambientale Giustizia della terraha detto a Grist. “Ricade sulla Terra e contamina permanentemente le comunità vicine”. (La tribù Apache di San Carlos non ha risposto alla richiesta di commento di Grist.)

Oltre agli inquinanti atmosferici, le fonderie di rame consumano molta energia e in genere richiedono combustibili fossili, facendo aumentare i costi e le emissioni di carbonio. Se il minerale è di qualità troppo bassa (il che significa che la concentrazione di rame è troppo bassa) le aziende semplicemente non riescono a ricavarne abbastanza per coprire i costi di estrazione.

Ma a livello globale, i minerali di solfuro primario di bassa qualità contengono enormi quantità di rame. Un rapporto di marzo di Goldman Sachs stimava che i cinque maggiori minatori di rame del mondo possedessero “miliardi di tonnellate” di tali minerali, una quantità che rende il previsto un deficit di fornitura di rame pari a 5-6 milioni di tonnellate nel prossimo decennio sembreranno gracili.

“Non è che il mondo sia senza rame”, Cristobal Undurraga, CEO della startup con sede a Santiago, in Cile Ceiboha detto a Grist. “Tuttavia, è in una forma… più difficile da estrarre utilizzando i processi tradizionali.”

Fondata nel 2021, Ceibo è una delle numerose startup di tecnologia mineraria che propone un nuovo, vecchio approccio per estrarre il rame dai minerali solforati di bassa qualità: un processo noto come lisciviazione dell’heap. La lisciviazione dei cumuli viene già utilizzata per trattare le rocce erose dagli agenti atmosferici situate nella parte superiore della maggior parte dei depositi, che rappresentano circa il 20% del rame oggi estratto. I minatori lavorano queste rocce sul posto frantumandole, ammucchiandole in un mucchio e spruzzandole con acido, che filtra attraverso la roccia e libera il prezioso metallo. Il processo produce significativamente meno inquinamento ed emissioni di carbonio rispetto alla tradizionale fusione del rame, ma fino a poco tempo fa nessuno aveva capito come farlo funzionare in modo efficiente per i minerali primari di solfuro.

Ceibo afferma di essere in grado di recuperare grandi quantità di rame con un approccio di estrazione chimica che comporta l’alterazione delle condizioni critiche nel minerale frantumato, come il pH e la concentrazione di ossigeno, rendendo più facile il lavoro dell’acido. Ceibo afferma che il suo processo è flessibile e può adattarsi all’ampia varietà di condizioni geologiche e ambientali che un’azienda potrebbe incontrare in diverse parti del mondo – o anche in diverse parti della stessa fossa sotterranea. “Ciò che stiamo sviluppando è un’intera piattaforma geologica” che può essere adattata in base a queste mutevoli condizioni, ha detto a Grist la responsabile della tecnologia Catalina Urrejola.

Ceibo non ha rivelato molti dettagli del suo processo, che ha testato per lo più su scala di laboratorio. Ma l’azienda ha già ottenuto 36 milioni di dollari in finanziamenti di capitale di rischio per espandersi, compresi i finanziamenti dei principali attori del settore come BHP Venturesil ramo investimenti di uno dei i più grandi produttori di rame del mondo. A novembre, Ceibo ha iniziato i suoi primi test pilota con Glencore Compagnia mineraria di Lomas Bayascon sede nel deserto cileno di Atacama.

Un’altra startup mineraria, Jetti Resources, sta già trattando commercialmente i minerali di solfuro primario utilizzando la lisciviazione in cumulo. L’azienda con sede in Colorado ha sviluppato un catalizzatore proprietario che altera la superficie dei minerali frantumati, aiutando l’acido a penetrare per estrarre il rame. Nel 2019Jetti ha iniziato a implementare la sua tecnologia a livello commerciale nella miniera Pinto Valley di Capstone Copper in Arizona. Nei siti di lisciviazione in cui viene utilizzato il catalizzatore dell’azienda, Jetti afferma di aver raddoppiato la produzione.

“Crediamo che il nostro catalizzatore sia l’unica tecnologia disponibile in commercio per la produzione economica di rame dalla calcopirite”, un minerale solforato primario che rappresenta circa il 70 per cento delle riserve di rame non sfruttate, ha detto a Grist in una e-mail il responsabile della tecnologia Nelson Mora.

Holly Bridgewater, direttore della società australiana di innovazione mineraria Unearthed Solutions, ritiene che le startup tecnologiche come Ceibo e Jetti siano promettenti, nonostante la mancanza di risultati di test pubblici.

“Altrimenti, tutte queste compagnie minerarie non lavorerebbero con loro”, ha detto. “Avrebbero interrotto le sperimentazioni molto prima se non avessero dimostrato valore.”

Tuttavia, la lisciviazione dell’heap presenta limiti economici e tecnologici. Possono essere necessarie settimane o mesi affinché le sostanze chimiche si facciano strada attraverso un mucchio di rocce per estrarre il rame, che in genere costituisce meno dell’1% del materiale presente. E nessuna azienda afferma di poter estrarre tutto. Jetti ha dichiarato a Grist che il suo processo può recuperare dal 40 al 70% del rame dalla calcopirite, rispetto al 15-30% dei “processi di lisciviazione convenzionali”. Undurrago ha affermato che la tecnologia di Ceibo può recuperare dal 70 all’80% del rame dai minerali primari di solfuro in un “periodo di tempo ragionevole”.

Al contrario, Still Bright afferma di poter estrarre fino al 99% del rame dai minerali primari di solfuro in pochi minuti.

La tecnologia di Still Bright, chiamata “lisciviazione riduttiva elettrochimica”, inizia con un concentrato di rame simile a quello con cui lavorano le fonderie. Invece di fondere il metallo, Still Bright lo combina con una soluzione di vanadio liquido. Il vanadio reagisce con il rame, liberandolo dai minerali solforati, prima di essere riciclato in un elettrolizzatore che si ispira batterie a flusso di vanadio. Come la lisciviazione in cumulo, questo processo può avvenire in loco in una miniera in uno dei “reattori a serbatoio agitato” di Still Bright, piuttosto che in un impianto di fusione separato.

Il vantaggio principale della tecnologia di Still Bright, afferma Schmitt, è che il vanadio e il rame reagiscono in modo incredibilmente forte tra loro. “È possibile estrarre il rame molto facilmente e molto rapidamente a temperatura e pressione ambiente”, ha affermato Schmitt.

Inizialmente, Still Bright prevede di commercializzare la propria tecnologia come un modo per estrarre il rame da minerali particolarmente difficili che oggi non possono essere fusi, nonché dai rifiuti minerari. Alla fine, spera di offrire un’alternativa più sostenibile alla fusione anche di minerali di solfuro di rame di alta qualità. Sebbene il processo di Still Bright produca alcuni residui, evita gli inquinanti atmosferici tossici legati alla fusione e potenzialmente le emissioni di carbonio. Poiché le apparecchiature di Still Bright sono completamente elettriche, possono essere alimentate da energia rinnovabile, afferma Schmitt.

Still Bright ha convalidato il suo processo su scala di laboratorio e sta lavorando alla creazione del suo primo progetto pilota interno, che prevede di completare entro il 2026.

Pew, l’avvocato di Earthjustice, ha rifiutato di commentare la fattibilità di queste nuove tecnologie in sostituzione della fusione del rame. Ma trovare modi alternativi per raffinare il rame, dice, è “molto importante” per garantire che le comunità vulnerabili non siano lasciate a pagare il conto.

“Utilizzeremo il rame per molto tempo a venire”, ha detto Pew. “Dovremmo pensare a come ottenere quel rame senza queste antiche tecnologie che inquinano così tanto”.

Mentre Schmitt e altri sperano di poter introdurre sul mercato metodi di raffinazione più puliti, l’estrazione del rame lo ha fatto ulteriori impatti che le tecniche di elaborazione migliorate non possono affrontare. Indipendentemente dalla tecnologia di estrazione utilizzata, le miniere di rame possono distruggere gli habitat, creare inquinamento da polvere e acqua, esaurire le riserve di acqua dolcee interferire con l’accesso delle popolazioni indigene alle pratiche culturali e ai luoghi sacri. Il settore si trova ad affrontare una significativa reazione a questi impatti, da parte di attivisti e regolatori stallo E spegnendo grandi progetti degli ultimi anni. A Panama, il governo recentemente ne ha ordinato la chiusura di un’importante miniera di rame in seguito alle proteste di massa per la minaccia che rappresentava per le forniture idriche e a un’ordinanza del tribunale che dichiarava il progetto incostituzionale. In Arizona, un gruppo indigeno sta combattendo per impedire a Rio Tinto e BHP di estrarre una gigantesca riserva di rame che si trova sotto terre considerate sacre.

Thea Riofrancos, politologa del Providence College che studia l’estrazione delle risorse e il cambiamento climatico, afferma che è “degno di nota” che molti dei giganti minerari che investono denaro in nuovi metodi di lavorazione del rame – un elenco che include Rio Tinto e BHP – siano anche criticati. sugli effetti dannosi dell’attività mineraria. Indipendentemente dal fatto che queste aziende stiano pianificando o meno riforme ambientali più radicali, Riofrancos afferma che i loro investimenti in start-up di tecnologia pulita attirano l’attenzione sul fatto che l’industria mineraria, insieme a molti investitori climatici, sta iniziando a considerare l’estrazione delle risorse come una soluzione climatica.

“Si tratta di un focus emergente nel mondo del venture capital: supportare le startup in fase iniziale nel settore minerario critico”, ha affermato Schmitt. “In tutte le fasi: l’estrazione, la frantumazione, la macinazione e poi la raffinazione,… è tutto necessario.”

Nota dell’editore: Earthjustice è un inserzionista di Grist. Gli inserzionisti non hanno alcun ruolo nelle decisioni editoriali di Grist.