Kan forurenset gruveavfall bli en ressurs?

Hvert år lekker i gjennomsnitt ni tonn kobber, seks tonn sink, 130 tonn jern og 580 tonn sulfater ut i elva Folla. Metallene kommer fra de gamle Folldal gruver.

Nå skal Staten rydde opp i gamle miljøsynder. Men må vi bare stanse avrenningen av metaller, eller kan vi kanskje utvinne dem isteden? Forskere har sett på saken.

– Vi ville se hvilken metode som er best for å stanse avrenningen, men også om vi kunne utvinne metallene på en økonomisk lønnsom måte, sier førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay ved Institutt for kjemisk prosessteknologi ved NTNU.

Initiativet til forskningsprosjektet kom fra Direktoratet for mineralforvaltning (DMF). De valgte NTNU IKP som partner. Staten eier flere slike tidligere gruver. (Se faktaboks.)

Deponere eller bruke?

Elva Folla går gjennom Folldal og Alvdal kommuner i Innlandet fylke. Folldal gruver stengte i 1993 etter å ha vært i drift i nesten 250 år. Men spor etter gruvedriften er fortsatt tydelige flere steder.

Metaller lekker fra både fra gruvene selv og fra avgangsmassene, den oppmalte steinen som ble igjen da mesteparten av kobberet, sinken og svovelet var utvunnet.

Restene fra gruvedriften inneholder store mengder sulfidmineraler.  Avrenning oppstår fordi vann og oksygen reagerer med disse restene. Denne avrenningen er svært sur, med en pH på mellom 2 og 3. Dette i seg selv utløser metaller, som forurenser både overflatevannet i Folldal og elva Folla.

Slike problemer er kjent fra flere gruver med drift av sulfidmalmer. Blant dem som har forurenset mest er Løkken, Folldal og Sulitjelma.

Miljødirektoratet ønsker at påvirkede vannforekomster skal få god kjemisk og økologisk tilstand. Metoder og tiltak må velges fra dette. Til sist er valget også et spørsmål og kostnad, tilgjengelighet og HMS.

En vanlig metode for å stanse slik avrenning er å tilsette et basisk stoff som binder metallene i hydroksider. Metoden gjør samtidig det forurensede vannet om til slam. Dette slammet kan deretter tørkes og deponeres på et sikkert sted, med minimal risiko for lekkasjer.

Men metaller er jo verdifulle, og det er nå for galt om vi ikke kan bruke dem isteden. Forskerne ville i hvert fall prøve.

Kalk er best for deponering

– Vi undersøkte hvilken base som er mest effektiv for å gjøre det forurensede vannet om til slam som kan deponeres, sier førsteamanuensis Bandyophadyay.

Alternativene var kalk (kalsiumhydroksid) eller kaustisk soda (natriumhydroksid).

– Resultatene tyder på at kalk er det beste å bruke i denne sammenhengen. Kalk  fjerner blant annet også sulfater fra vannet, noe den kaustiske sodaen ikke gjør. Vannet og slammet blir altså renere av det, sier senioringeniør Rita Øyen ved Direktoratet for mineralforvaltning.

– Dette slammet kan deponeres i hulrom i fjell. Det er en sikker metode som brukes andre steder, og slammet lekker ikke ut, sier Bandyopadhyay.

– Vi kan også deponere slikt slam i vannbasseng, eller avvanne slammet til tørre filterkaker og deponere dem tørt på godkjente deponimottak hvor filterkakene blir dekket over, sier senioringeniør Øyen.

Å gjøre vannet om til slam, og deretter deponere det er vel og bra, i hvert fall som en midlertidig løsning. Men vannet inneholder altså både jern, sink, kobber, nikkel og aluminium, i tillegg til mindre mengder av andre metaller. Går det virkelig ikke an å få tak i disse på en økonomisk forsvarlig måte?

Lite i forhold til innsatsen

Hovedproblemet er at det er lite metall å hente ut av massene i forhold til innsatsen.

– 70 til 80 prosent av det forurensede vannet er ikke økonomisk interessante for noen, sier Bandyopadhyay.

Bare mellom 5 og 15 prosent av det forurensede vannet er metaller som er verdifulle nok og kan brukes til noe av noen. Men om mengdene blir store nok, og det blir billig nok å få tak i dem, kan det kanskje lønne seg likevel.

– Men det er for tungvint å hente ut disse metallene når vannet først er gjort om til slam, konstaterer Bandyopadhyay.

Slammet må nemlig tilsettes syre igjen for å bli til en løsning som metallene kan hentes ut fra.

– Om vi skal gjøre dette, må vi derfor hente ut metallene fra avgangsvannet først. Så gjør vi vannet om til slam etterpå, sier han.

Ulike metaller krever ulike metoder

For å få ut ulike metaller, må vi bruke ulike metoder. For å få ut jern, må vi for eksempel gjøre avgangsvannet mindre surt.

Andre metaller kan vi utvinne ved hjelp av ionebytte og løsemiddelekstraksjon, noe du kan lese mer om i artikkelen som du finner en lenke til nederst i saken.

Teknisk mulig er det altså. Men er det nok?

Kan bli lønnsomt med større masser

– Nei. Som det er nå, er det ikke mulig å gjøre dette på en lønnsom måte, sier Bandyopadhyay.

Det er rett og slett for dyrt å hente ut metallene i dette tilfellet, og derfor blir nok massene deponert isteden. Men. Alt håp er ikke ute.

– Om vi har større masser, kan det bli lønnsomt. Men da må vi hente inn masse fra andre steder også, slår han fast.

– DMF ønsker å være en pådriver for at dette skal skje. Vi har flere gruver med tilsvarende utlekking i Norge, og det finnes andre typer metallholdig avfall. Gjennom samarbeid med andre aktører håper vi at vi i fremtiden kan utnytte forurensningen eller avfallet som den ressursen det egentlig er, sier Ingeborg Solberg, avdelingsdirektør ved DMF.

Dette krever så klart samarbeid mellom flere aktører som har metallholdige masser tilgjengelig.

– På kort sikt må vi altså kvitte oss med massene på den gammeldagse måten. Men vi bør samtidig se på hvordan vi kan løse dette på lang sikt. Flere må snakke sammen. Da kan det å utvinne metaller fra avgangsvannet ikke bare være mulig, men også økonomisk forsvarlig, sier førsteamanuensis Bandyopadhyay.

Samarbeid

Arbeidet ble utført på oppdrag av DMF av forskningsassistent Muhammad Sarmad Khan og postdoktor Erik Prasetyo. Instituttleder Jens-Petter Andreassen og seniorrådgiver Gro Mogseth bidro.

Dette er en del av Nordic Innovations forskningsprogram Sustainable Minerals, som ligger under Nordisk Ministerråd.

Referanse: Øyner muligheter i forurenset vann. GEO365. https://geo365.no/oyner-muligheter-i-forurenset-vann/

FAKTABOKS

Statens nedlagte gruver

• Staten eier 15 hjemfalte bergverk gjennom Nærings- og fiskeridepartementet. Grunneier er ansvarlig for forurensning fra egen grunn.
• Direktoratet for mineralforvaltning (DMF) har på oppdrag fra departementer tidligere gjennomført flere miljøtiltak på Løkken i Orkland i Trøndelag for å bedre forurensningssituasjonen der. Nå pågår et lignende prosjekt i Folldal i Innlandet.
• I tillegg har DMF fått støtte av NSM (Nordic Sustainable Minerals). Disse pengene skal gå til å utforske muligheten for å utvinne kritiske råmaterialer som kobber og sink. Disse metallene finnes i avrenningen fra gruvene i Folldal, Løkken og andre steder.
• DMF valgte Folldal som case, og NTNU med Sulalit Bandyopadhyay og hans team ble valgt som partnere.