Ein Regierungsprogramm hofft, wichtige Mineralien direkt unter unseren Füßen zu finden

In einer abgelegenen und stark bewaldeten Region im Norden von Maine verbirgt sich unter den Bäumen eine wichtige Ressource im Kampf gegen den Klimawandel. Im November gaben Wissenschaftler des US Geological Survey (USGS) die Entdeckung von Gesteinen bekannt, die reich an Seltenerdelementen in der Nähe des Pennington Mountain sind. Seltene Erden sind eine Kategorie von Metallen, die in Technologien von Smartphones über Windkraftanlagen bis hin zu Elektrofahrzeugmotoren eine wesentliche Rolle spielen. Derzeit werden Seltene Erden nur an einem einzigen Standort in den Vereinigten Staaten abgebaut. Jetzt sagen Forscher, dass ein Ort, der jahrzehntelang geologisch übersehen wurde, auf der nächsten großen Lagerstätte liegen könnte – obwohl eine gründlichere Untersuchung erforderlich wäre, um dies zu bestätigen.

Die US-Regierung befürchtet zwar den Mangel an Metallen und Mineralien, die für die Umstellung auf fossile Brennstoffe benötigt werden, ihr mangelt es aber auch an den grundlegenden geologischen Kenntnissen, die nötig sind, um zu sagen, wo sich viele dieser Ressourcen befinden. Weniger als 40 Prozent des Landes sind ausreichend detailliert kartiert, um die Entdeckung neuer Mineralvorkommen zu ermöglichen, was den Plan der Biden-Regierung, den inländischen Abbau von Energieübergangsmetallen wie seltenen Erden und Lithium, einem wesentlichen Bestandteil von Batterien für Elektrofahrzeuge, anzukurbeln, behindert. Aber die Regierung und der Kongress versuchen nun, die Karten zu füllen, indem sie die Mittel für die Earth Mapping Resources Initiative (Earth MRI) des USGS erhöhen.

Earth MRI, eine Partnerschaft zwischen der Bundesregierung und staatlichen geologischen Diensten, wurde 2019 mit dem Ziel gegründet, das Wissen Amerikas über seine „kritischen Mineral“-Ressourcen zu verbessern, eine Liste von Dutzenden Mineralien, die für Energie, Verteidigung und andere Sektoren als lebenswichtig gelten. Die Initiative lief im Stillen mit einer jährlichen Finanzierung von etwa 11 Millionen US-Dollar bis 2022, als Earth MRI durch das überparteiliche Infrastrukturgesetz von 2021 über fünf Jahre hinweg einen zusätzlichen Zufluss von 320 Millionen US-Dollar erhielt. Seitdem ist die Erd-MRT auf Hochtouren gelaufen, und die USGS hat Dutzende neuer wichtiger Mineralkartierungsprojekte von Alaska bis zu den Great Plains gestartet.

Die USGS wird sowohl im Boden als auch in verlassenen Minen nach Mineralien suchen, wo möglicherweise wertvolle Metalle in Haufen giftiger Abfälle liegen. Die von ihnen identifizierten Lagerstätten könnten schließlich von Bergbauunternehmen abgebaut werden, obwohl Experten sagen, dass Gesetzgeber und Regulierungsbehörden die Vorteile des Bergbaus sorgfältig gegen seine sozialen und ökologischen Kosten abwägen müssen.

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Laut Warren Day, Koordinator für MRT-Wissenschaft auf der Erde, besteht das Ziel vorerst darin, etwas zu erreichen, was noch nie zuvor erreicht wurde. „Niemand hat jemals alle wichtigen Mineralien für das Land kartiert“, sagte Day zu Grist. „Das ist ein riesiges Unterfangen.“

Tatsächlich ist der Prozess der Kartierung der Erde sowohl arbeitsintensiv als auch zeitaufwändig: Geologen müssen ins Feld geschickt werden, um Beobachtungen und Standorte geologischer Merkmale wie Verwerfungen aufzuzeichnen, Messungen durchzuführen und detaillierte Interpretationen einer Landschaft vorzunehmen. Diese Interpretationen könnten durch Laboranalysen von Boden- und Gesteinsproben sowie durch von Flugzeugen und anderen Fernerkundungsinstrumenten gesammelte Daten ergänzt werden. Es kann mehrere Jahre dauern, bis Forscher all diese Informationen in einer Karte mit einer Auflösung von einem Zoll bis 2.000 Fuß zusammenfassen, dem Standardmaßstab, mit dem staatliche geologische Untersuchungen arbeiten. Diese geologischen Karten charakterisieren Erzlagerstätten nicht vollständig, um festzustellen, ob der Abbau wirtschaftlich ist. Für private Unternehmen bilden sie jedoch häufig den Ausgangspunkt für die Durchführung detaillierterer Erkundungsarbeiten.

„Unsere Aufgabe besteht darin, den geologischen Rahmen zu definieren, in dem Ablagerungen auftreten könnten“, sagte Day. „Die Privatwirtschaft nimmt das und versucht, die Ressourcen zu definieren.“

Diese industriegeführte Exploration kann noch mehrere Jahre dauern, danach kann es bis zu einem Jahrzehnt dauern, bis eine Mine genehmigt und gebaut wird, sagt Allan Restauro, Metall- und Bergbauanalyst beim Energieberatungsunternehmen BloombergNEF. Das Missverhältnis zwischen der Zeit von der Exploration bis zum Abbau und dem erwarteten kurzfristigen Anstieg der Nachfrage nach Energieübergangsmetallen hat viele Experten zu der Vorhersage veranlasst, dass es zu Engpässen bei Ressourcen wie Lithium kommen wirdinnerhalb des Jahrzehnts.

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„Selbst wenn genau jetzt etwas entdeckt würde, könnte es sich erst nach 2030 um eine tatsächlich produzierende Mine handeln, wenn die Nachfrage stark angestiegen wäre“, sagte Restauro zu Grist.

Um die Lücke zwischen Mineralentdeckung und künftigem Bedarf zu schließen, bemühen sich Erd-MRT-Wissenschaftler darum, so viele grundlegende geologische Daten wie möglich zu sammeln. Die Bundesregierung beauftragt private Unternehmen mit der Durchführung luftgestützter geophysikalischer Untersuchungen. Dabei werden spezielle Instrumente über eine Region geflogen, um spezifische Eigenschaften der Gesteine unter den Füßen zu messen. Der primäre Ansatz, den das USGS verwendet, die so genannte aeromagnetische Vermessung, misst geringfügige Schwankungen im Erdmagnetfeld, die mit den magnetischen Eigenschaften lokaler Gesteine zusammenhängen. In einigen Fällen führt die Behörde auch radiometrische Untersuchungen durch, mit denen natürliche radioaktive Emissionen aus Gesteinen und Böden ermittelt werden, die Elemente wie Thorium und Uran enthalten. Diese Elemente können auf das Vorhandensein bestimmter Mineralarten von Interesse hinweisen: Thorium beispielsweise wird häufig neben Seltenerdelementen gefunden.

Während die USGS Aufklärungsflüge aus der Luft durchführt, werden staatliche Geologen zur detaillierten Oberflächenkartierung und Probenahme vor Ort geschickt.

Erd-MRT-Wissenschaftler haben mehr als 800 Schwerpunktgebiete im ganzen Land identifiziert – Regionen mit zumindest einem gewissen Potenzial für die Aufnahme kritischer Mineralien. Da das überparteiliche Infrastrukturgesetz das Gesamtbudget der Initiative von 2022 bis 2026 auf 74 Millionen US-Dollar pro Jahr erhöht, sind die Bemühungen zur Untersuchung aller Infrastrukturen „erheblich“ gestiegen, sagt Jim Faulds, der Präsident der American Association of State Geologists. Mittlerweile beschäftigen sich etwa doppelt so viele Staaten mit Kartierungsprojekten wie vor dem Gesetz, und einzelne Projekte erhalten dreimal so viel Geld wie zuvor. Es wird erwartet, dass dies ein großer Segen für westliche Bundesstaaten wie Nevada und Arizona ist, in denen erst ein Viertel bis ein Drittel des Landes detailliert kartiert wurde und die zu den vielversprechendsten Orten des Landes für die Suche nach Metallen für den Energieübergang gehören.

„Viele westliche Staaten sind reich an Mineralien“, sagte Faulds. „Aber wir wissen nicht unbedingt, wo diese Mineralien sind.“

Selbst dort, wo bereits große Mineralvorkommen entdeckt wurden, verfügen wir nicht unbedingt über detaillierte Karten der Region. Dies gilt für das Thacker Pass-Gebiet nahe der Grenze zu Oregon, das einige der größten Lithiumressourcen Nordamerikas beherbergt, sowie für ein Gebiet im Westen von Nevada, das über große Lithiumvorkommen verfügt. Die von New Earth durch MRT finanzierten Untersuchungen in diesen Gebieten werden dazu beitragen, das volle Ausmaß dieser Ressourcen zu bestimmen, sagt Faulds, der das staatliche Büro für Bergbau und Geologie in Nevada leitet.

Im Osten der USA, wo einige Bundesstaaten relativ gut kartiert sind, besteht noch Potenzial für neue Entdeckungen. Geologen hatten zum Beispiel keine Ahnung, dass das Pennington Mountain-Gebiet im Norden von Maine Gesteine beherbergt, die reich an seltenen Erden sind: Earth MRI finanzierte ein Projekt in der Gegend, weil dort zuvor nach Elementen wie Kupfer und Mangan abgebaut worden war, sagte Anji Shah. ein USGS-Geophysiker, der an der Studie mitgewirkt hat.

„Als wir das Gebiet ausgewählt haben, haben wir an diese besonderen Bodenschätze gedacht“, sagte Shah. „Erst als wir die Daten der [Luftuntersuchung] erhielten und einige Anomalien bemerkten, sagten wir: ‚Hey, das könnte ein hoher Gehalt an Seltenerdelementen sein.‘“ Folgearbeiten vor Ort und im Labor bestätigten nicht nur erhöhte Werte Seltene Erden, aber auch Niob und Zirkonium, Mineralien, die in Triebwerkskomponenten und nuklearen Steuerstäben verwendet werden.

Entdeckungen wie diese könnten letztendlich zur Errichtung neuer Minen und neuer inländischer Lieferketten für kritische Mineralien führen, ein wichtiges politisches Ziel der Biden-Regierung. Doch während die Unternehmen lautstark danach streben, diese Steine aus dem Boden zu graben, muss die Regierung sorgfältig darüber nachdenken, wie sie ihre Klima- und nationalen Sicherheitsprioritäten mit den potenziellen Schäden des Bergbaus in Einklang bringen kann, der lokale Ökosysteme schädigen, Luft- und Wasserverschmutzung verursachen kann. und ländliche Gemeinden verändern. Projekte, deren Standort nicht sorgfältig ausgewählt wird, werden wahrscheinlich auf lokalen Widerstand stoßen, wie das Beispiel einer geplanten Lithiummine am Thacker Pass zeigt, deren Bau vor kurzem trotz heftigen Widerstands von Naturschützern, einem örtlichen Viehzüchter und Indianerstämmen begonnen hat.

„Wir werden noch viele weitere Vorkommen entdecken“, sagte Thea Riofrancos, eine Politikwissenschaftlerin am Providence College in Rhode Island, die die Schnittstelle zwischen Ressourcengewinnung und grüner Energie untersucht. Aber die Vorteile der Gewinnung dieser Mineralien, sagte Riofrancos, „sollten nicht vermutet werden.“

Riofrancos würde es begrüßen, wenn die Regierung ganzheitlich über bessere und schlechtere Standorte für den Bergbau nachdenkt und möglicherweise Karten von Mineralvorkommen mit Karten kombiniert, die Artenvielfalt, Wasserressourcen, historisch marginalisierte Gemeinschaften und indigene Gebiete zeigen, wo ein großer Teil des heutigen Metallabbaus im Rahmen der Energiewende stattfindet , Nach einer aktuellen Studie. (Day sagt, dass die USGS immer die schriftliche Zustimmung der Stämme einholt, bevor sie Reservatgebiete kartiert.) Die Berücksichtigung all dieser Faktoren bei der Entscheidung, wo neuer Bergbau genehmigt werden soll, wird dazu beitragen, den Schaden zu minimieren, sagt Riofrancos.

Einer der attraktiveren Orte für die Suche nach Energieübergangsmetallen könnte verlassenes Minenland sein, das bereits degradiert wurde. Abfälle aus dem Kohlebergbau können beispielsweise mit Seltenerdelementen angereichert werden; Wissenschaftler des Energieministeriums erarbeiten derzeit die besten Möglichkeiten, sie zu extrahieren. Vor einigen Jahren entdeckten Shah und ihre Kollegen, dass Bergbauabfälle in verlassenen Eisenminen aus dem 19. und 20. Jahrhundert in den östlichen Adirondack Mountains in New York ebenfalls mit seltenen Erden angereichert sind – insbesondere den sogenannten schweren seltenen Erden, die mehr sind wirtschaftlich wertvoll.

Riofrancos sieht die Einbeziehung von Minenabfällen durch die USGS in ihre Kartierungsbemühungen als positives Zeichen. „Je industriell entwickelter ein Gebiet ist, desto weniger neue Schäden entstehen durch den Bergbau“, sagte sie und fügte hinzu, dass es möglich sein könnte, gleichzeitig mit Umweltsanierungsbemühungen neue Metalle aus Bergbauabfällen zu gewinnen.

Letztendlich werden es jedoch private Unternehmen sein, die auf der Grundlage der neuen Informationen, die die Regierung sammelt, entscheiden werden, welche Gebiete sie für einen möglichen Bergbau weiter erforschen wollen. Und an diesem Punkt, sagt Faulds, „besteht auf allen Ebenen ein großes Interesse“ an den MRT-Daten der Erde.

„Ich würde sagen, dass die Unternehmen am Rande ihrer Lage sind“, sagte er.

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