Laut einer heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie haben Forscher herausgefunden, dass US-amerikanische Metallminen bedeutende Mengen an kritischen Mineralien enthalten, die größtenteils verschwendet werden. Die Gewinnung auch nur eines kleinen Teils dieser Nebenprodukte könnte die Abhängigkeit des Landes von Importen für Materialien, die für saubere Energietechnologien und fortschrittliche Fertigung unerlässlich sind, erheblich verringern.

Die von Elizabeth Holley und ihrem Team geleitete Studie legt nahe, dass der Wert dieser rückgewinnbaren Mineralien in vielen Fällen die Wirtschaftsleistung der primären Produkte der Minen übersteigen könnte. Dies stellt eine potenziell unkomplizierte Methode zur Steigerung des heimischen Angebots dar, ohne die ökologischen und sozialen Auswirkungen, die mit der Eröffnung neuer Minen verbunden sind.

Das Forschungsteam analysierte Daten aus verschiedenen US-amerikanischen Bergbaubetrieben, darunter die Climax Mine in Colorado, die jährlich etwa 30 Millionen Pfund Molybdän produziert. Die Analyse umfasste den Einsatz fortschrittlicher statistischer Modellierung und Algorithmen des maschinellen Lernens, um das Vorhandensein kritischer Mineralien in bestehenden Minenabfällen und Abwasserströmen zu identifizieren und zu quantifizieren. Diese KI-gestützten Techniken ermöglichten es den Forschern, riesige Datensätze zu durchforsten und wertvolle Mineralkonzentrationen zu lokalisieren, die sonst möglicherweise übersehen würden.

"Wir sprechen im Wesentlichen von einer versteckten Ressource", erklärte Holley. "Diese Mineralien sind bereits vorhanden; wir müssen lediglich effiziente und kostengünstige Methoden entwickeln, um sie zu extrahieren." Die Studie hebt das Potenzial für den Einsatz KI-gestützter Optimierungswerkzeuge hervor, um diese Extraktionsprozesse zu entwerfen und zu implementieren, die Umweltauswirkungen zu minimieren und die Ressourcengewinnung zu maximieren.

Kritische Mineralien wie Lithium, Kobalt, Nickel und Seltenerdelemente sind wesentliche Bestandteile von Batterien, Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen und anderen Technologien, die für den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft von entscheidender Bedeutung sind. Derzeit sind die Vereinigten Staaten stark von Importen aus Ländern wie China für diese Materialien abhängig, was Schwachstellen in der Lieferkette schafft.

Die Auswirkungen dieser Forschung gehen über wirtschaftliche Erwägungen hinaus. Durch die Nutzung vorhandener Minenabfälle könnten die USA ihre geopolitische Abhängigkeit von ausländischen Lieferanten verringern und die nationale Sicherheit stärken. Darüber hinaus könnte die Gewinnung kritischer Mineralien aus Minenabfällen dazu beitragen, Umweltrisiken im Zusammenhang mit stillgelegten Minen zu mindern, wie z. B. saure Grubenwasserableitung und Bodenkontamination.

Es bleiben jedoch Herausforderungen bei der Umsetzung dieser Erkenntnisse. Die Entwicklung wirtschaftlich tragfähiger und ökologisch nachhaltiger Extraktionstechnologien ist von entscheidender Bedeutung. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Extraktionsprozesse zu optimieren und die Abfallerzeugung zu minimieren. Darüber hinaus können regulatorische Rahmenbedingungen und Anreize erforderlich sein, um Bergbauunternehmen zu Investitionen in die Nebenproduktgewinnung zu bewegen.

Mit Blick auf die Zukunft planen die Forscher, mit Industriepartnern zusammenzuarbeiten, um innovative Extraktionsmethoden an ausgewählten Minenstandorten zu testen. Sie wollen auch KI-gestützte Vorhersagemodelle entwickeln, die vielversprechende Standorte für die Gewinnung kritischer Mineralien im ganzen Land identifizieren können. Das ultimative Ziel ist die Schaffung einer Kreislaufwirtschaft für kritische Mineralien, in der Ressourcen kontinuierlich recycelt und wiederverwendet werden, wodurch die Notwendigkeit neuer Bergbaubetriebe reduziert wird.