Des scientifiques de l’Université d’Oxford démontrent comment il est possible d’extraire directement des métaux précieux à partir de fluides chauds salés (« saumures ») piégés dans des roches poreuses à des profondeurs d’environ 2 km sous des volcans dormants.
Ils proposent cette approche radicale d’exploitation minière verte pour fournir des métaux essentiels pour un avenir net zéro – cuivre, or, zinc, argent et lithium – de manière durable.
Le magma sous les volcans libère des gaz qui remontent vers la surface. Ces gaz sont riches en métaux. Lorsque la pression chute, les gaz se séparent en vapeur et en saumure. La plupart des métaux dissous dans le gaz magmatique d’origine se concentrent dans la saumure dense, qui à son tour est piégée dans la roche poreuse. La vapeur moins dense et appauvrie en métal continue jusqu’à la surface, où elle peut former des fumerolles, comme celles observées sur de nombreux volcans actifs (voir photo ci-jointe).
Dans un nouvel article, publié aujourd’hui dans Open Science, des scientifiques d’Oxford, basés au Département des sciences de la Terre, révèlent comment cette saumure souterraine piégée est un potentiel «minerai liquide» contenant une multitude de métaux précieux, notamment de l’or, du cuivre et du lithium, exploitable en extrayant les fluides en surface via des puits profonds.
Leurs modèles montrent que les saumures contiennent potentiellement plusieurs millions de tonnes de cuivre. Le cuivre est un métal clé pour effectuer la transition vers le zéro net, en raison de son importance dans la production et la transmission d’électricité et les véhicules électriques.
Le professeur Jon Blundy, basé au Département des sciences de la Terre et auteur principal, a déclaré : « Atteindre le zéro net entraînera une demande sans précédent sur les ressources métalliques naturelles, une demande que le recyclage à lui seul ne peut pas satisfaire. Nous devons réfléchir à des moyens durables et à faible consommation d’énergie d’extraire les métaux du sol. Les volcans sont une cible évidente et omniprésente.
Le document montre également comment l’énergie géothermique sera un sous-produit important d’une approche d’exploitation minière verte, ce qui signifie que les opérations à la tête de puits seront neutres en carbone.
L’exploitation minière conventionnelle extrait les métaux, tels que le cuivre, de fosses profondes ou de mines souterraines sous forme de minerais solides qui doivent ensuite être broyés et traités. Dans le cas du cuivre, plus de 99% de la roche concassée sont des déchets. De telles mines ont un impact sur l’environnement, sont très coûteuses à construire et à déclasser, produisent d’énormes tas de stériles et sont très énergivores et productrices de CO2.
La perspective d’extraire des métaux sous forme de solution à partir de puits réduit le coût de l’extraction et du traitement du minerai, et exploite l’énergie géothermique pour piloter les opérations. Cela réduit considérablement l’impact environnemental de la production de métal.
Le professeur Jon Blundy a déclaré : « Les volcans actifs du monde entier rejettent dans l’atmosphère des quantités prodigieuses de métaux précieux. Une partie de cette richesse métallique n’atteint pas la surface, mais est piégée sous forme de fluides dans les roches chaudes à environ 2 km de profondeur. L’exploitation minière verte représente une nouvelle façon d’extraire à la fois les fluides métallifères et l’énergie géothermique, d’une manière qui réduit considérablement l’impact environnemental de l’exploitation minière conventionnelle. ‘
La recherche fait partie d’un effort international (entre le Royaume-Uni et la Russie) qui utilise la volcanologie, la modélisation hydrodynamique, la géochimie, la géophysique et les expériences à haute température.
L’équipe a travaillé sur des carottes de forage provenant d’un certain nombre de systèmes géothermiques profonds (au Japon, en Italie, à Montserrat, en Indonésie, au Mexique) pour confirmer leurs prédictions de saumures riches en métaux.
Le professeur Jon Blundy a déclaré : « Les volcans actifs du monde entier rejettent dans l’atmosphère des quantités prodigieuses de métaux précieux. Une partie de cette richesse métallique n’atteint pas la surface, mais est piégée sous forme de fluides dans les roches chaudes à environ 2 km de profondeur. L’exploitation minière verte représente une nouvelle façon d’extraire à la fois les fluides métallifères et l’énergie géothermique, d’une manière qui réduit considérablement l’impact environnemental de l’exploitation minière conventionnelle.
La recherche fait partie d’un effort international (entre le Royaume-Uni et la Russie) qui utilise la volcanologie, la modélisation hydrodynamique, la géochimie, la géophysique et les expériences à haute température.
L’équipe a travaillé sur des carottes de forage provenant d’un certain nombre de systèmes géothermiques profonds (au Japon, en Italie, à Montserrat, en Indonésie, au Mexique) pour confirmer leurs prédictions de saumures riches en métaux.
Le professeur Jon Blundy, qui est maintenant financé par une chaire de recherche de la Royal Society pour travailler sur les volcans et l’exploitation minière verte, a déclaré: » L’exploitation minière verte est un défi scientifique et technique que nous espérons que les scientifiques et les gouvernements adopteront dans la volonté de net zéro.’
Selon l’équipe d’Oxford, bon nombre de ces défis sont déjà relevés grâce à des projets de forage géothermique profond et chaud. Dans certains cas, ces projets ont atteint des températures supérieures à 500 °C ; parfois, ils ont puisé dans de petites poches de roche en fusion, par exemple en Islande et à Hawaï.
S’assurer que les fluides continuent de s’écouler dans le puits une fois foré est un problème complexe et la perméabilité et la porosité de la roche chaude et ductile est un domaine difficile. L’équipe d’Oxford a déjà breveté une idée d’extraction de fluide.
Ils disent que le risque de déclencher des éruptions volcaniques est très faible, mais doit être évalué. Ils ne prévoient pas de forer dans le magma lui-même, mais dans les roches chaudes au-dessus de la chambre magmatique, ce qui réduit considérablement le risque de rencontrer du magma.
Les scientifiques ont passé les cinq dernières années à « réduire les risques » du concept et sont maintenant prêts à forer un puits d’exploration sur un volcan en sommeil. Cela clarifiera bon nombre des risques et des défis décrits et annoncera une nouvelle avancée dans notre compréhension des volcans et de leur immense richesse en énergie et en métaux.
Le professeur Jon Blundy a déclaré : « Il est important de poursuivre le travail de réduction des risques, que nous poursuivons sur de nombreux fronts grâce à une collaboration internationale. De même, nous devons identifier le meilleur volcan test pour forer un puits d’exploration.
Ils disent qu’une « mine de saumure » en activité pourrait prendre 5 à 15 ans, selon la façon dont les défis peuvent être relevés.
Pour plus d’informations veuillez contacter le service de presse de l’Université d’Oxford à ruth.abrahams@admin.ox.ac.uk
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