منظور از معدنکاری سبز، به‌کارگیری فناوری‌های نوین در فعالیت‌های معدنکاری است که هم‌زمان با ارتقاء بهره‌وری معادن، کمترین میزان آسیب را به محیط‌زیست وارد کنند. به‌طور دقیق‌تر، در معدنکاری سبز ریسک‌های زیست‌محیطی در صنایع معدنی و فلزی به اهرم‌های فناوری منتقل و از راه‌حل‌های آن برای برطرف کردن چالش‌های ESG بهره گرفته می‌شود.
شرکت‌های بزرگ معدنی روزبه‌روز بر مانور فناوری و بهره‌برداری خود از نوآوری‌های این حوزه می‌افزایند تا اهداف توسعه پایدار را تا سال ۲۰۵۰ به‌طور کامل محقق سازند. آنچه جریان “فناوری‌های سبز” در معادن خوانده می‌شود، بازاری پویا و به ارزش تقریبی ۱۱ میلیارد دلار دارد و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۷ به بیشتر از ۱۸ میلیارد دلار برسد.
در کانون این تحول سبز، برنامه‌ریزی برای افزایش کارایی فعالیت‌های معدنی قرار دارد که برای سال‌ها جای انتقاد بوده است. معادن بیشتر از هر زمان دیگری به عبور از عملیات سنتی و دستیابی به روندهای محصول فناوری نیاز دارند، چراکه با روند پیش رو در افزایش تقاضا (در حدود ۵۰۰ درصد تا سال ۲۰۵۰)، سیستم‌های کنونی هرگز قادر به پاسخگویی نخواهند بود.
معدنکاری سبز چیست؟
در چند سال اخیر، شاید کمتر از یک دهه، جریان جدیدی در صنایع معدنی و فلزی به وجود آمده که منشأ آن ابزارهای جدید فناوری و مفاهیمی چون خودکارسازی و هوشمند سازی معادن هستند. هدف اصلی این جریان نوین، افزایش کارایی سایت‌های معدنی، موازی با کاهش تأثیر منفی آن‌ها بر محیط‌زیست است.
به‌طور دقیق‌تر، معدنکاری سبز به معنی استفاده از نوآوری و قدرت مانور فناوری در عملیات معدنی، باهدف کاهش ردپای معدن در آلایندگی‌های زیست‌محیطی و تغییرات اقلیمی است. قبل از ورود به هرگونه عملیاتی، این ابزارها با پیش‌فرض‌های زیست‌محیطی برنامه‌ریزی می‌شوند تا بهره‌برداری از آن‌ها منوط به کاهش چالش‌های زیست‌محیطی باشد.
برای مثال، همزادهای دیجیتال یا پلتفرم‌های اینترنت اشیاء به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که حسگرها و تحلیل‌های آن‌ها، نسبت به میزان تولید دی‌اکسید کربن حساس و موارد حاد را اعلان می‌کنند. این ابزارهای نوآورانه، راهکارهای پیشنهادی خود را مبتنی بر کاهش این‌گونه تأثیرات بروز می‌دهند و چیدمان اجرایی آن‌ها با پروتکل‌های کاهش آلودگی سازگارند.
مدل‌های استخراج با “توسعه پایدار” در کانون آن‌ها
ایده معدنکاری سبز در قالب یک رویکرد کاربردی مطرح شد که در کانون آن توسعه پایدار صنعت معدن قرار داشت. بخصوص، معدنکاری سبز از معاصرترین مدل‌های استخراج معدن است که توسعه پایدار منابع، محیط‌زیست و فواید اجتماعی – اقتصادی را در اولویت‌های خود قرار می‌دهد.
هدف این مدل‌ها، افزایش مزیت رقابتی شرکت‌های معدنی از نقطه اول اکتشاف تا مراحل نهایی احیاء و تعطیلی معادن است. هم‌زمان با ارتقاء کارایی و سودآوری برای معدن، این مدل‌ها هدف ثانویه و درجه اهمیت مشابهی دارند، و آن کاهش تأثیرات منفی بر اکوسیستم و محیط‌زیستی است که از عملیات معدنی تأثیر می‌گیرند.
اهداف اصلی در معدنکاری سبز
در سیاستهای متناظر با معدنکاری سبز، فناوری به کمک معادن و سازمان‌های ناظر می‌آید تا اجرای عملیات استخراج و نظارت بر عملکرد معادن، باهدف مشترکِ کاهش اثرانگشت معدن در تأثیرات منفی اقلیمی، طراحی و پیاده‌سازی شوند.
موارد زیر اصلی‌ترین اهداف در اتخاذ روش‌های معدنکاری سبز هستند:
- انتخاب فرایندهایی که کمترین تأثیر منفی را بر محیط‌زیست دارند
- تعطیلی سایت‌های معدنی غیرقانونی و غیراصولی
- استفاده از آخرین فناوری‌های معدنکاری سبز و اشاعه آن‌ها
- احیاء حداکثری معدن‌های تعطیل‌شده
- بازیافت دوباره ضایعات معدنی، بخصوص سنگ معدن‌ها با گریدهای پایین
- سرمایه‌گذاری و انجام فعالیت‌های تحقیق و توسعه درزمینه ایده‌های نوآورانه در معدن و استفاده حداکثری از قدرت فناوری
مجوزهای اجتماعی و نقش معدنکاری سبز در دریافت آن‌ها
مجوزهای اجتماعی به مجموعه تفکرات قائم و تأثیرگذار در جوامع اطلاق می‌شود که فعالیت‌های معدنکاری را رصد می‌کنند و نسبت به آن‌ها واکنش نشان می‌دهند. این واکنش‌ها نقش مهمی در امکان فعالیت معادن در مناطق مختلف و دریافت مجوزهای استخراج دارند.
در ادامه به نقش معدنکاری سبز در بهبود جایگاه اجتماعی معدن، مدنظر قرار دادن دغدغه‌های جوامع اطراف سایت‌ها و دریافت مجوزهای اجتماعی می‌پردازیم.
ارتقاء بهره‌وری مواد و انرژی
با ارتقاء میزان بهره‌وری در فرایندهای استفاده از مواد و انرژی، مدل‌های معدنکاری سبز زنجیره تأمین محصولات مختلف معدنی را به نفع محیط‌زیست متحول می‌سازند. روش‌هایی که صرفه‌جویی بیشتری در انرژی را نتیجه می‌دهند بر انواع دیگر ترجیح داده می‌شوند و منابع انرژی تجدید پذیر بر انواع فسیلی اولویت پیدا می‌کنند.
در ادامه و با تمرکز بر محصولات، مدل‌های سبز سعی خواهند داشت که هدر رفت محصول به حداقل برسد، ضایعات تا حد امکان بازیافت شوند و روش‌های نوین در بهره‌برداری از باطله‌های معدنی (مانند تولید سیمان از باطله‌ها) به فرایندها اضافه گردند.
راه‌حل‌های این مدل‌ها به‌ویژه بر مسئله استفاده از زمین‌ها و منابع آبی تمرکز دارند. برای مثال، در فرآوری سنگ معدن روش‌های خشک بر روش‌های تر ارجحیت دارند. درنهایت، میزان برداشت از زمین و منابع آبی باید به حداقل برسد و آنچه مورداستفاده قرار می‌گیرد، باید تصفیه و دوباره به طبیعت بازگردد.
اطمینان از در دسترس بودن منابع معدنی برای آیندگان
هرچند بیشتر تمرکزهای کنونی در بخش معدن، بر روی تأمین نیاز فزاینده کنونی استوار است، اما برداشت بیرویه و به نفع تحولات کنونی نباید باعث کاهش دسترسی انسان آینده به منابع معدنی شود. بخصوص، سرعت فناوری آینده متفاوتی را ترسیم می‌کند که بیشتر از هر بازه تاریخی دیگر به محصولات صنایع معدنی و فلزی نیاز دارد.
منابع معدنی به‌صورت نابرابر در مناطق مختلف جهان پخش شده‌اند. همین امر باعث می‌شود که ناهماهنگی بین‌المللی به برداشت‌های ناهماهنگ و خودخواهانه بیانجامد. در چنین شرایطی، ممکن است برخی مواد، مانند تیتانیوم یا لیتیوم، شامل قوانین ملی یک کشور در استخراج شوند و برداشت حداکثری آن صدمه‌های شدیدی به آینده دسترسی به آن وارد کند.
معدنکاری سبز یک چهارچوب بهینه در استخراج تعریف می‌کند که در آن، فعالیت‌های ایزوله نیز به نفع خواسته‌های جمعی برنامه‌ریزی می‌شوند. این هارمونی ناملموس استخراج مسئولانه‌تر و متعادل را نتیجه می‌دهد تا با تأمین نیاز اکنون، دسترسی آتی نیز تضمین گردد.
کاهش حداکثری و حتی حذف اثرات نامطلوب زیست‌محیطی و اجتماعی
معدنکاری همیشه، در مقیاس‌های مختلف، بر وضعیت اقتصادی، زیست‌محیطی و اجتماعی مناطق اطراف خود ضربه می‌زند. اصلی‌ترین دلیل در این تأثیر منفی، تغییر اکوسیستم انسانی، جانوری و گیاهی به دلیل وسعت فعالیت‌ها و تمرکز حداکثری معدن بر موضوع بهره‌برداری از ذخیره معدنی است.
در چهارچوب معدنکاری سبز، سودآوری تنها به نفع معدن تعریف نمی‌شود؛ برعکس، جوامع اطراف آن و محیط‌زیست تحت تأثیر نیز، باید از این فعالیت‌ها بهره ببرند. به‌ویژه، فعالیت‌های اجتماعی جدیدی برای معدن تعریف می‌شود که تخصیص سرمایه به آن‌ها در برنامه‌های سالانه معدن وارد خواهد شد و فعالیت‌هایی چون حمایت از جوامع بومی یک ضرورت و اولویت خواهند بود.
بهبود شیوه‌های کاری و سازمانی
فعالیت‌های معدنی معمولاً در محیط‌های خشن انجام می‌گیرند و ریسک‌های جانی بخشی از ماهیت عملیات آن است. بخصوص، وجود کامیون‌های عظیم حمل سنگ معدن، استفاده از مواد منفجره در روند استخراج و توسعه، محیط‌های معدنی با تهویه ناکافی و کار با تجهیزات سنگین همیشه با چالش همراه هستند.
مدل‌های سبز به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که امنیت به‌صورت یک فعالیت مجزا اما درهم‌تنیده در تمام فعالیت‌ها تعریف گردد. بنابراین، هم‌زمان با افزایش کارایی کلیت معدن، برنامه‌های حفظ امنیت و کاهش ریسک‌های جانی نیز در عملیات گنجانده می‌شوند.
استفاده از فناوری اصلی‌ترین اهرم در معدنکاری سبز و باهدف کاهش خطرات جانی است. فناوری‌های پوشیدنی، شبکه حسگرهای اینترنت اشیاء برای تشخیص کمبود اکسیژن یا وجود گازهای سمی، ازجمله ابزارهای کاربردی در کاهش خطرات جانی هستند.
درنهایت، خودکارسازی حداکثری به نفع نیروی انسانی و بهره‌وری معدن، هدف غایی مدل‌های معدنکاری سبز است. در این هوشمندسازی، انسان در نقش یک ناظر و کنترل‌کننده عمل می‌کند و ماشین نقش اجرایی، محاسباتی و حتی مشاوره‌ای دارد.
اطمینان از توسعه پایدار زمین‌ها پس از تعطیل شدن معدن
بهره‌برداری از سایت‌های معدنی ممکن است دهه‌ها و حتی صدها سال طول بکشد، اما این بازه زمانی همیشه محدود بوده و درنهایت عملیات به پایان می‌رسد. پس از اتمام استخراج، باید معادن برنامه‌ای برای تعطیل کردن سایت داشته باشند که شامل بخش اساسی احیاء باشد.
در معدنکاری سبز، مرحله تعطیلی معدن نقطه تلاقی ارتباط انسان با محیط‌زیست است. جایی که انسان پس از برداشت به نفع خود، باید سعی کند وضعیت منطقه بهره‌برداری را به بهترین شکل ممکن احیاء کند و کمترین ردپا را از خود به‌جا بگذارد.
در احیاء معدن، باید آزمایش‌های آب‌وخاک شناسی متعدد و از سراسر سایت معدنی انجام بگیرد تا از وضعیت ایمن آن پس از رهاسازی اطمینان حاصل شود. همچنین، ساختمان‌های معدنی باید تغییر کاربری داده شوند یا اینکه به‌طور کامل از منطقه حذف گردند.
نمونه‌های اجراشده از معدنکاری سبز
دو شیوه اصلی در پیاده‌سازی اصول معدنکاری سبز، اجبار حاصل از قوانین دولتی برای دریافت مجوزها یا استفاده از فناوری‌های نوآورانه در سراسر اجزای معدن است. در کشور چین، برای مثال، از سال ۲۰۱۱ قواعد جدیدی در استخراج معدن مقررشده که هدف آن سوق دادن معادن به سمت معدنکاری سبز است.
نمونه دیگر، قوانین فدرال کالیفرنیا برای ارائه مجوزهای معدنکاری است که متناظر با اصول معدنکاری سبز طراحی شده‌اند. در ادامه به این مطالعه‌های موردی و مزایای حاصل از پیاده‌سازی معدنکاری سبز در مناطق هدف آن‌ها می‌پردازیم.
چین
قبل از قوانین سال ۲۰۱۰ و ۲۰۱۱ در استخراج بهینه از معدن، معدنکاری چین، بخصوص در بخش استخراج مواد معدنی کمیاب، به‌صورت سلیقه‌ای و اختصاصی و بدون یک برنامه منسجم ملی اجرا می‌شد.
افزایش اعتراضات مردمی به فعالیت‌های بیرویه معادن چین، باعث شده که دولت تغییرات کلانی در چیدمان فعالیت‌ها، تعریف عملیات معدنکاری، نحوه ارائه مجوزهای استخراج و نظارت بر عملکرد معادن ایراد کند. موارد زیر اصلی‌ترین تصمیمات چین باهدف تغییر بهینه در روند فعالیت‌های معادن این کشور بوده است:
- به مدت ۶ سال هیچ مجوز استخراج جدیدی برای برداشت خاکی‌های کمیاب (Rare Earth) صادر نخواهد شد
- تمام معادنی که به‌صورت غیرقانونی یا غیر بهینه فعالیت می‌کنند باید تعطیل شوند
- سازمان‌های نظارتی نیروهای بیشتری را به فعالیت نظارت بر عملیات معدنی اختصاص می‌دهند
- مالیات‌های بیشتری بر معادنِ با مصرف انرژی بالا گذاشته می‌شود، بخصوص میزان مصرف انرژی به ازای هر تن محصول، معیار محاسبه هزینه انرژی خواهد بود
- حداقل نرخ بازیافت برای پسماند خاکی‌های کمیاب ۸۵ درصد خواهد بود
کالیفرنیا
در ایالت کالیفرنیای آمریکا نیز فعالیت‌های مشابهی اتخاذ شد که اصلی‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:
- تغییر نحوه مدیریت و انبار ضایعات معدنی: ضایعات تر باید به‌صورت حداکثری خشک شوند، میزان مواد سمی باید به نزدیک صفر برسد
- بازیافت و بازگشت آب مصرفی باید از تمام اجزاء معدن صورت بگیرد: بازیافت آب از ضایعات، آب مصرفی در فعالیت‌های معدنکاری مانند دریل کردن، شناورسازی یا خنک‌سازی
- شرکت‌های معدنی باید با شرکت‌های فناوری وارد مذاکره شوند و از فناوری‌های موجود به نفع افزایش بهره‌وری و کاهش ریسک‌های زیست‌محیطی بهره بگیرند
- استفاده از شیوه‌های نوآورانه در بهره‌برداری از باطله‌های معدنی: مانند تولید بخار و نیروهای متناظر از گرمای باطله‌های معدنی در مراکز دپو باطله
خلاصه‌ای از نتایج حاصل از اتخاذ رویکردهای معدنکاری سبز در معادن کالیفرنیا
جدول زیر گزارشی خلاصه از عملکرد بخش معدن این ایالت در اتخاذ روش‌ها و فناوری‌های نوین در استخراج بهینه محصولات معدنی است:
| روش قدیمی | روش معدنکاری سبز | |
| نیروی مصرفی و میزان انتشار | به میزان بالایی از برق شبکه نیاز بود. تجهیزات، بخصوص کامیون‌های دیزلی، دی‌اکسید کربن بسیار زیادی تولید می‌کردند | سایت‌های معدنی از نیروگاه‌های اختصاصی خود بهره می‌گیرند که از گاز طبیعی استفاده می‌کنند یا جزء نیروگاه‌های تولید انرژی تجدید پذیرند |
| آب مصرفی | باید میلیون‌ها بشکه آب آشامیدنی سالانه به سایت معدنی پمپاژ شوند. فرایندهای تصفیه و رهاسازی آب مصرفی در مناطق بسیار دوری از معدن انجام می‌شوند | تقریباً تمام آب ورودی را می‌توان بازیافت کرد و میزان مصرف آب آشامیدنی تا ۹۰ درصد کاهش می‌یابد |
| ضایعات معدنی | ضایعات معدنی و فاضلاب باید در سدهای بزرگی در نزدیکی معدن انباشت شوند | به‌صورت حداکثری، آب از ضایعات بازیافت می‌شود و انباشت خشک جای انواع تر را می‌گیرد. ضایعات خشک به‌صورت لایه به لایه و با کمترین آسیب به محیط انباشت می‌شوند |
| انتشار گازهای گلخانه‌ای | روش‌های سنتی مقادیر بالایی از مواد سمی را به اتمسفر تزریق می‌کردند | CO2 تولیدی در سایت معدنی مدیریت می‌شود تا کمترین انتشار به اتمسفر صورت گیرد. خودکارسازی تجهیزات باعث کاهش سوخت و درنتیجه انتشار CO2 کمتر می‌شود |
فعالیت‌های ۳ شرکت عظیم معدنی در معدنکاری سبز
سه نمونه زیر، مثال‌هایی از سیاستهای اخیر شرکت‌های معدنی پیشگام در پیاده‌سازی مدل‌های معدنکاری سبز هستند:
BHP
BHP یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های معدنی و فعال‌ترین آن‌ها درزمینهٔ تحقیق و توسعه برای ایجاد نوآوری در عملیات معدنی و کاهش ریسک‌های زیست‌محیطی است. در جدید‌ترین تلاش این شرکت، BHP در نوامبر سال ۲۰۲۲ یک قرارداد تحقیق و توسعه با شرکت‌های China Baowu، JFE و HBIS بسته که هدف اصلی آن بررسی فناوری‌های جدید برای کاهش انتشار کربن در تولید فولاد است.
BHP همچنین با شرکت آمریکایی Southwire، فعال در تولید سیم و کابل‌های مسی، برای ردگیری کانون‌های تولید کربن در زنجیره تأمین خود همکاری دارد. این دو شرکت، مسیرها و فعالیت‌ها با منشأ تولید گازهای گلخانه‌ای را شناسایی و از فناوری برای کنترل آن بهره گرفته‌اند.
Rio Tinto
Rio Tinto را با برنامه‌های وسیع خودکارسازی آن و پروژه عظیم سنگ‌آهن هوشمند می‌شناسند. این شرکت بزرگ معدنی در نظر دارد تا سال ۲۰۳۰، با همکاری شرکت‌های Central و Southern Queenslan، تمام انرژی مصرفی معادن را از نیروگاه‌های تولید انرژی تجدیدپذیر مستقر در مناطق عملیاتی خود تأمین کند.
علاوه بر این، Rio Tinto یک مشارکت مدنی بزرگ‌تری را با دولت کانادا شروع کرده که اصلی‌ترین اهداف آن، تحقیق و توسعه درزمینهٔ کاهش گازهای گلخانه‌ای در صنایع مختلف است. برای این پروژه تحقیقات و با مرکزیت ایده‌های نوآورانه، شرکت در حدود ۵۳۷ میلیون دلار سرمایه‌گذاری کرده است.
Anglo American
در اوایل سال ۲۰۲۳ Anglo American، با همکاری شرکت First Holding Inc، ۲۰۰ میلیون دلار در پروژه کاهش تأثیر منفی کامیون‌های معدنی خود سرمایه‌گذاری کرده است. هدف این پروژه، استفاده از فناوری و ایده‌های حافظ محیط‌زیست برای خودکارسازی کامیون‌ها، کاهش میزان مصرف انرژی و الکتریکی کردن آن‌هاست.
همچنین، شرک EDF قرارداد جدیدی با Anglo American امضاء کرده که هدف اصلی در آن، ساخت نیروگاه‌های تولید انرژی‌های تجدیدپذیر برای تأمین انرژی موردنیاز سایت‌های معدنی شرکت است. مزارع پوشیده از پنل‌های خورشیدی ازجمله این نیروگاه‌ها هستند که قرار است علاوه بر اشتغال‌زایی و تأمین برق معدن، به مناطق مسکونی اطراف سایت‌های آفریقای جنوبی نیز برق‌رسانی کنند.
تحقیق و توسعه و معدنکاری سبز
اصلی‌ترین ویژگی مدل‌های معدنکاری سبز، تحول لحظه‌ای آن‌ها و امکان انطباق با شیوه‌ها، ابزارها و مواد جدید برای بهره‌برداری ایمن‌تر و بیشتر از سایت‌های معدنی است. در سایت‌ها با شیوه استخراج سبز، تحقیق و توسعه فقط یک مزیت نیست، بلکه یک ضرورت مورد انتظار است.
آینده صنعت معدن و بخصوص استانداردهای معدنکاری سبز به فناوری، شیوه‌های نوین در استخراج، مقالات متالوژی و معدنی جامعه علمی گره‌خورده است. با توسعه سریع دانش در بندهای مختلف صنعت، معدن کاران به بخش‌های پویاتر و متمرکزتر تحقیق و توسعه نیاز خواهند داشت.
وظیفه اصلی بخش تحقیق و توسعه نه اجرای درست عملیات، بلکه خلق، انتقال و پیگیری نوآوری در معادن است. اگر معدن نتواند خود را به نوآوری و مدل‌های دانش‌محور و حافظ محیط‌زیست تجهیز کند، آینده آن سرشار از چالش‌های دولتی، اجتماعی و زیست‌محیطی خواهد بود.
جمع‌بندی:
در تمام نقاط جهان، معدن به یک چالش زیست‌محیطی تبدیل‌شده و فعالیت‌های ریز و کلان آن انتقادات شدیدی را به همراه دارند. از طرفی، استخراج معدن در این برهه زمانی از هر صنعت دیگر و عملیات آن تأثیرگذارتر و مهم‌تر است، چراکه جهان در حال تجربه چندین تحول دیجیتال و انرژی به‌صورت هم‌زمان است.
کاهش منابع آبی، استفاده بیرویه از زمین‌ها و بخصوص زمین‌های کشاورزی، مصرف بالای انرژی‌های مختلف و بخصوص انرژی‌ها با منشأ سوخت فسیلی و کاهش شدید گرید سنگ معدن، ازجمله چالش‌هایی هستند که شرکت‌های معدنی با آن مواجه‌اند و به‌نوعی با مدل‌های معدنکاری سبز قابل‌حل‌اند.
معدنکاری سبز در اوایل دهه دوم قرن ۲۱ام معرفی شد. هدف مدل‌ها با منشأ معدنکاری سبز، استفاده از منابع به‌صورت پایدار و کاهش ردپای معدن در چالش‌های ESG است. در این مدل‌ها، فناوری و عملیات خلاقانه در کانون تعریف فرایندها قرار می‌گیرند و بهره‌وری برای معدن و محیط‌زیست به‌صورت توأم حاصل می‌شود.
کلمات کلیدی:
معدنکاری سبز – صنعت معدن – فناوری – بهره‌وری – محیط‌زیست
