Wetenschap
Nieuwe bevindingen werpen licht op het vinden van waardevolle groene metalen
Onderzoek onder leiding van Macquarie University werpt nieuw licht op hoe concentraties van metalen die worden gebruikt in hernieuwbare energietechnologieën van diep in de binnenmantel van de aarde kunnen worden getransporteerd door koolstofrijke smeltingen bij lage temperatuur.
De bevindingen zijn deze week gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances kan de mondiale inspanningen ondersteunen om deze waardevolle grondstoffen te vinden.
Een internationaal team onder leiding van Dr. Isra Ezad, een postdoctoraal onderzoeker aan de Macquarie University's School of Natural Sciences, voerde experimenten onder hoge druk en hoge temperatuur uit, waarbij kleine hoeveelheden gesmolten carbonaatmateriaal ontstonden onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die op ongeveer 90 kilometer diepte in de mantel. onder de aardkorst.
Hun experimenten toonden aan dat carbonaatsmelten een reeks kritische metalen en verbindingen uit omringende rotsen in de mantel kunnen oplossen en vervoeren – nieuwe informatie die toekomstige metaalonderzoek zal informeren.
"We wisten dat carbonaatsmelten zeldzame aardmetalen bevatten, maar dit onderzoek gaat verder", zegt Dr. Ezad.
"We laten zien dat dit gesmolten gesteente dat koolstof bevat zwavel in zijn geoxideerde vorm opneemt, terwijl het ook kostbare en onedele metalen oplost - de 'groene' metalen van de toekomst - die uit de mantel worden gewonnen."
Het grootste deel van het gesteente dat diep in de aardkorst en daaronder in de mantel ligt, heeft een silicaatsamenstelling, zoals de lava die uit vulkanen komt.
Een klein deel (een fractie van een procent) van deze diepe rotsen bevat echter kleine hoeveelheden koolstof en water, waardoor ze bij lagere temperaturen smelten dan andere delen van de mantel.
Deze carbonaatsmelten lossen en transporteren op effectieve wijze onedele metalen (waaronder nikkel, koper en kobalt), edele metalen (waaronder goud en zilver) en geoxideerde zwavel op, waardoor deze metalen in potentiële afzettingen worden gedestilleerd.
"Onze bevindingen suggereren dat carbonaatsmelten verrijkt met zwavel wijdverspreider kunnen zijn dan eerder werd gedacht, en een belangrijke rol kunnen spelen bij het concentreren van metaalafzettingen", zegt Dr. Ezad.
De onderzoekers gebruikten twee natuurlijke mantelsamenstellingen:een mica-pyroxeniet uit het westen van Oeganda en een vruchtbare spinel-lherzoliet uit Kameroen.
Dikkere regio's van de continentale korst ontstaan meestal in oudere regio's in het binnenland van continenten, waar ze kunnen fungeren als een spons en koolstof en water kunnen opzuigen, zegt Dr. Ezad.
"Koolstof-zwavelsmelten lijken deze metalen op te lossen en te concentreren in afzonderlijke mantelgebieden, waardoor ze naar ondiepere diepten van de aardkorst worden verplaatst, waar dynamische chemische processen kunnen leiden tot de vorming van ertsafzettingen", zegt Dr. Ezad.
Dr. Ezad zegt dat dit onderzoek aangeeft dat het volgen van carbonaatsmelt ons een beter inzicht zou kunnen geven in grootschalige metaalherverdelings- en ertsvormingsprocessen in de geschiedenis van de aarde.
"Nu de wereld overstapt van fossiele brandstoffen naar batterij-, wind- en zonnetechnologie, stijgt de vraag naar deze essentiële metalen enorm en wordt het steeds moeilijker om betrouwbare bronnen te vinden", zegt Dr. Ezad.
"Deze nieuwe gegevens bieden ons een ruimte voor de exploratie van mineralen die voorheen niet in aanmerking kwam voor basis- en edele metalen:afzettingen uit carbonaatsmelt", zegt ze.