وجد باحثون أن مناجم المعادن الأمريكية تحتوي على كميات كبيرة من المعادن الحيوية التي يتم إهدارها إلى حد كبير، وفقًا لدراسة نُشرت اليوم في مجلة Science. إن استعادة حتى جزء صغير من هذه المنتجات الثانوية يمكن أن يقلل بشكل كبير من اعتماد البلاد على الواردات للمواد الحيوية لتقنيات الطاقة النظيفة والتصنيع المتقدم.

تشير الدراسة، التي قادتها إليزابيث هولي وفريقها، إلى أن قيمة هذه المعادن القابلة للاسترداد يمكن أن تتجاوز في كثير من الحالات الناتج الاقتصادي للمنتجات الأولية للمناجم. وهذا يمثل طريقة واضحة محتملة لزيادة العرض المحلي دون الآثار البيئية والاجتماعية المرتبطة بافتتاح مناجم جديدة.

قام فريق البحث بتحليل البيانات من عمليات التعدين الأمريكية المختلفة، بما في ذلك منجم كليماكس في كولورادو، الذي ينتج ما يقرب من 30 مليون رطل من الموليبدينوم سنويًا. تضمن التحليل استخدام النمذجة الإحصائية المتقدمة وخوارزميات التعلم الآلي لتحديد وقياس وجود المعادن الحيوية داخل مخلفات المناجم ومجاري النفايات الحالية. سمحت هذه التقنيات المدفوعة بالذكاء الاصطناعي للباحثين بالبحث في مجموعات البيانات الضخمة وتحديد تركيزات المعادن القيمة التي قد يتم تجاهلها بخلاف ذلك.

صرحت هولي: "نحن نتحدث بشكل أساسي عن مورد خفي". "هذه المعادن موجودة بالفعل؛ نحن فقط بحاجة إلى تطوير طرق فعالة وفعالة من حيث التكلفة لاستخراجها." تسلط الدراسة الضوء على إمكانية استخدام أدوات التحسين المدعومة بالذكاء الاصطناعي لتصميم وتنفيذ عمليات الاستخراج هذه، وتقليل التأثير البيئي وزيادة استعادة الموارد.

تعتبر المعادن الحيوية، مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل والعناصر الأرضية النادرة، مكونات أساسية في البطاريات والمركبات الكهربائية وتوربينات الرياح والتقنيات الأخرى الضرورية للانتقال إلى اقتصاد منخفض الكربون. تعتمد الولايات المتحدة حاليًا بشكل كبير على الواردات من دول مثل الصين للحصول على هذه المواد، مما يخلق نقاط ضعف في سلسلة التوريد.

تتجاوز آثار هذا البحث الاعتبارات الاقتصادية. من خلال الاستفادة من نفايات المناجم الحالية، يمكن للولايات المتحدة تقليل اعتمادها الجيوسياسي على الموردين الأجانب وتعزيز الأمن القومي. علاوة على ذلك، يمكن أن تساعد استعادة المعادن الحيوية من مخلفات المناجم في التخفيف من المخاطر البيئية المرتبطة بالمناجم المهجورة، مثل تصريف المياه الحمضية من المناجم وتلوث التربة.

ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات في تنفيذ هذه النتائج. يعد تطوير تقنيات استخراج قابلة للتطبيق اقتصاديًا ومستدامة بيئيًا أمرًا بالغ الأهمية. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحسين عمليات الاستخراج وتقليل توليد النفايات. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون الأطر التنظيمية والحوافز ضرورية لتشجيع شركات التعدين على الاستثمار في استعادة المنتجات الثانوية.

بالنظر إلى المستقبل، يخطط الباحثون للتعاون مع شركاء الصناعة لاختبار طرق استخراج مبتكرة في مواقع تعدين مختارة. ويهدفون أيضًا إلى تطوير نماذج تنبؤية مدعومة بالذكاء الاصطناعي يمكنها تحديد المواقع الواعدة لاستعادة المعادن الحيوية في جميع أنحاء البلاد. الهدف النهائي هو إنشاء اقتصاد دائري للمعادن الحيوية، حيث يتم إعادة تدوير الموارد وإعادة استخدامها باستمرار، مما يقلل الحاجة إلى عمليات تعدين جديدة.