De moderne samenleving vertrouwt op metalen zoals koper, goud en nikkel voor toepassingen variërend van medicijnen tot elektronica. De meeste van deze elementen zijn zeldzaam in de aardkorst, dus het delven ervan vereist het verplaatsen van grote hoeveelheden vuil en steen. Hardsteenmijnbouw - zo genoemd omdat het verwijst naar het opgraven van harde mineralen, niet zachtere materialen zoals steenkool of teerzand - genereerden in 2017 wereldwijd 600 miljard dollar aan inkomsten.

De regering-Trump heeft verschillende controversiële mijnvoorstellen nieuw leven ingeblazen die eerder waren geblokkeerd of vastgelopen. Ze omvatten de Pebble Mine aan de bovenloop van de Bristol Bay in Alaska en de leasing rond Minnesota's Boundary Waters Canoe Area Wilderness. Het keurde ook een grote kopermijn in het zuiden van Arizona goed, die vervolgens werd geblokkeerd door een uitspraak van de federale rechtbank.

Ik bestudeer door mensen veranderde landschappen, inclusief gebieden die getroffen zijn door mijnen. Mijnbouwactiviteiten zijn belangrijke bronnen van waterverontreiniging en kunnen generaties lang problemen veroorzaken. Hun wereldwijde voetafdrukken hervormen ook direct belangrijke delen van de topografie van de aarde, onuitwisbare sporen achterlaten van menselijke aanwezigheid.

Diep en breed graven

Op de meeste locaties, concentraties van koper, goud en andere elementen zijn te laag om winstgevend te worden gewonnen. Maar op sommige plekken komen ze voor in naden van mijnbaar, mineralen met een hoge concentratie die ertsen worden genoemd. De economisch haalbare concentratie van een mineraal hangt grotendeels af van de marktprijs. Gouderts kan levensvatbaar zijn bij concentraties zo laag als 0,0001%, terwijl koper onrendabel wordt onder 0,5%.

Om deze afzettingen ondergronds te bereiken, mijnwerkers tunnel, graaf kuilen of schraap door het aardoppervlak. De keuze van de techniek hangt af van factoren zoals hoe geconsolideerd het erts is, de geologische ligging en de diepte van het erts.

Diepe mijnen verstoren de kleinste hoeveelheid landoppervlak, maar zijn inherent gevaarlijker voor mijnwerkers. Ver onder het aardoppervlak, bemanningen lopen voortdurend het risico om giftige gassen of muffe lucht tegen te komen zonder levengevende zuurstof. Andere gevaren zijn aardbevingen en defecten aan apparatuur. In 2010, 33 Chileense mijnwerkers zaten meer dan twee maanden ondergronds vast in een koper-goudmijn nadat een helling instortte, maar werden uiteindelijk gered.

Toenemende internationale nadruk op mijnveiligheid en veranderingen in technologie en ertskwaliteit hebben geleid tot een verschuiving van diepe mijnbouw naar mijnen of oppervlaktemijnen, die toegang hebben tot ertsen vanuit de open lucht. Putmijnen kunnen tot driekwart mijl diep zijn, maar bestrijken meestal minder dan 20 vierkante mijl. In tegenstelling tot, oppervlaktemijnen strekken zich doorgaans uit tot minder dan 1, 000 voet in de aardkorst, maar kan zich over honderden vierkante mijlen uitstrekken.

Zure wateren

Om toegang te krijgen tot erts, wordt meestal gesteente uit elkaar geblazen, het uit de schacht of put halen en afvalmateriaal in de buurt opslaan na winning van het erts. In deze hopen losse rots, bekend als puinhopen, eerder begraven ruwe mineralen worden blootgesteld aan lucht of water. Zwavelrijke verbindingen in het gesteente reageren met zuurstof en water, zwavelzuur produceren, die de pH van nabijgelegen stromen kan verlagen tot niveaus die vergelijkbaar zijn met die van citroensap of azijn.

Op zijn slechtst dit proces, bekend als zure mijnafvoer, kan het meeste inheemse waterleven doden. Als zure drainage het grondwater bereikt, het kan tientallen jaren of eeuwen aanhouden en een cascade van andere effecten veroorzaken die de waterkwaliteit in lokale riviernetwerken aantasten.

Wanneer zure mijnafvoer de pH van een stroom verlaagt, ook andere metalen kunnen beginnen te smelten uit mineralen in speciehopen, mijnschachten of aangrenzende bodems, uitspoeling naar bodem en grondwater dat deze gebieden doorkruist. Hierdoor ontstaan ​​wateren met een verhoogd cadmiumgehalte, koper, lood en andere zware metalen, die schadelijk zijn voor waterinsecten, vissen en de menselijke gezondheid.

Deze effecten kunnen ver stroomafwaarts worden getransporteerd en generaties lang aanhouden. Oude en verlaten mijnen over de hele wereld hebben de waterkwaliteit geschaad lang nadat de mijnbouw is gestopt. Hun effecten kunnen komen als langzame lekkage op lange termijn, of als plotselinge lozingen zoals de Gold King-ramp in 2015 in de buurt van Silverton, Colorado, waardoor drie miljoen gallons mijnafvalwater en puin in de Animas-rivier terechtkwamen.

Volgens het Amerikaanse Government Accountability Office, er zijn er minstens 161, 000 verlaten hardrock-mijnsites in het westen van de VS en Alaska. Van deze, minstens 33, 000 hebben vervuilde watervoorraden of hebben stapels mijnafval achtergelaten die besmet zijn met arseen.

De vorm van de planeet veranderen

Door mijnbouwactiviteiten zijn ook duizenden vierkante kilometers land veranderd. In sommige gevallen, met name mijnbouw voor het verwijderen van bergtoppen, hele landvormen worden permanent hervormd. Millennia lang werd het oppervlak van de planeet gevormd door de langzame geologische processen van wind en regen. In tegenstelling tot, mijnbouw verandert de geologie, topografie, hydrologie en ecologie van sites binnen jaren of decennia.

Deze grondverzetactiviteiten vertegenwoordigen het soort effect dat veel milieuwetenschappers ertoe heeft gebracht te beweren dat onze planeet een nieuw geologisch tijdperk is ingegaan - het Antropoceen - waarin menselijke keuzes een grotere impact op de aarde hebben dan puur natuurlijke processen. Landschapsevolutie beweegt zich in zeer langzame cycli, dus deze topografische en geologische effecten kunnen veel langer aanhouden dan de effecten van mijnbouw op de waterkwaliteit. En omdat geologische processen traag zijn, wetenschappers weten niet hoe deze landschappen zullen divergeren of convergeren in hun toekomstige evolutie.

Essentieel en schaars

Net als olie- en gasproducenten, mijnbouwbedrijven hebben te kampen met het feit dat de producten die ze zoeken schaars zijn, en gemakkelijk winbare poelen zijn al aangeboord, waardoor de ertskwaliteit afneemt. Maar de vraag naar deze metalen blijft groeien.

De snel groeiende groene energie vereist de winning van grote hoeveelheden zeldzame aardmetalen om windturbines aan te drijven, batterijen voor elektrische voertuigen en zonnepanelen. Telefoons, computers, cameralenzen en andere goederen bevatten deze materialen ook.

Economische imperatieven zorgen ervoor dat bedrijven blijven aandringen op nieuwe mijnen, hetzij in de VS of in het buitenland, waar milieucontroles zwakker kunnen zijn en nieuwe projecten waarschijnlijk meer steen zullen verplaatsen, verbruiken meer energie en hebben een langduriger effect dan de voorgaande.

Ervoor zorgen dat mijnbouwactiviteiten worden onderworpen aan effectief toezicht en langetermijnmonitoring, en dat bedrijven verantwoordelijk worden gehouden voor milieuschade, is een uitdaging voor de lange termijn waar mijnbouw plaatsvindt. De beste manier om de complicaties die voortkomen uit het delven van meer mineralen volledig te vermijden, is door de consumptie ervan te verminderen, maak mijnbouwprocessen efficiënter en maak het zuiniger om industriële materialen en zeldzame aardmetalen te recyclen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.