Горнодобывающая промышленность внедряет инновационные технологии для поиска меди и других металлов для электромобилей

Двенадцать лет спустя Куэвас становится исполнительным директором стартапа Urbix, инновационного производителя графита, базирующегося в Месе, штат Аризона. Компания использует машинное обучение, чтобы разработать однородные графитовые аноды, пригодные для использования в батареях электромобилей, из целого ряда природных и синтетических форм. графит. Компания уже согласилась поставлять SK On, южнокорейскому производителю аккумуляторов и микросхем, графит для своих элементов.

Urbix — один из ряда американских стартапов, разрабатывающих альтернативные методы поиска новых запасов критически важных минералов, предоставляя важные инновации по мере того, как поставки этих материалов становятся все более ограниченными.

правительства и компании ищут новые источники критически важных полезных ископаемых для удовлетворения растущего спроса на электромобили, аккумуляторы, возобновляемые источники энергии и инфраструктуру электрификации. Несмотря на недавний поток инвестиционных объявлений, аналитики прогнозируют дефицит в ближайшие годы. «Если все запланированные проекты будут реализованы, а это большое «если», они могут покрыть почти три четверти потребностей в энергии в будущем», — сказал Фатих Бироль, исполнительный директор Международного энергетического агентства.

Китай перерабатывает и производит большую часть критически важных полезных ископаемых в мире, вызывая опасения, что геополитическая напряженность может прервать их поставки американским производителям. Китая экспортные ограничения на галлий и германий начиная с 1 августа, являются последним примером. Однако государственная поддержка американских проектов была предоставлена ​​посредством таких законопроектов, как прошлогодний Закон о снижении инфляции, направленный на поощрение внутреннего производства.

Горняки искали новые месторождения и инвестировали в новые перерабатывающие мощности, но эти усилий потребуются годы, если не десятилетия начать производить. Другие стремятся к инновациям — поиску новых способов повышения производительности и даже извлечения материалов из существующих шахтных отходов.

Машинное обучение

Машинное обучение оказалось одним из способов повысить урожайность и сократить выбросы углерода при переработке важнейших полезных ископаемых.

Графит — это встречающаяся в природе форма углерода, в которой строение атомов позволяет энергия, которая должна храниться и распределяться внутри батареи, поэтому ее используют в качестве анода в литий-ионных элементах для батарей. «Анод хранит энергию в батарее, как губка для мытья посуды. Вы выжимаете его, и энергия течет», — сказал Куэвас.

Индустрия электромобилей чаще всего использует чешуйчатую форму, но Urbix протестировала более 50–60 источников. «Как нам создать механизм модели прогнозирующего управления машинным обучением, чтобы процесс мог адаптироваться к конкретным каналам для создания одного и того же конечного продукта?» — сказал Куэвас. «Мы создали универсальный рецепт для избранных источников графита».

Куэвас сказал, что через это Технологические отходы, основанные на машинном обучении, значительно сокращаются: 80% того, что вводится в качестве сырья, используется в конечном продукте. Урожайность обычно составляет около трети при использовании традиционных методов.

Компания Urbix получила финансирование Серии C и имеет работающий пилотный завод. Он также строит коммерческий демонстрационный объект. Компания планирует начать производство 28 000 тонн в год к 2026 году и увеличить до 320 000 тонн, начиная с 2032 года, за счет поставок графита из Латинской Америки, Мадагаскара, Танзании и Северной Европы.

Био-ПАВ

Еще одним новатором является Locus Fermentation Solutions, химическое предприятие из Солона, штат Огайо, целью которого является увеличение выхода меди за счет использования био-ПАВ из природных источников, таких как дрожжи. Био-ПАВ — это химические вещества микробов, которые нарушают поверхностное натяжение данного материала. Они обычно используются в косметике, здравоохранении и пестицидах.

Обычно медь перерабатывают одним из двух способов: либо замачивая измельченную руду в растворе воды и химикатов, что позволяет целевым минералам всплывать на поверхность, либо растворяя горные породы в кислоте, известном как выщелачивание, позволяя минералам всплывать на поверхность. . В Locus говорят, что введение биологических поверхностно-активных веществ в эту часть процесса повысит урожайность.

«Мы улучшаем добычу руды, применяя био-ПАВ», — сказал Габи Кнезель, вице-президент по добыче и переработке полезных ископаемых в компании.

Locus заявляет, что ее био-ПАВ намного лучше, чем существующие химические вещества, разрушают поверхностное натяжение горных пород и связываются с медью. При добавлении биологических поверхностно-активных веществ вместе с другими химическими веществами в процессе замачивания больше меди всплывает на поверхность и меньше тратится впустую. Аналогичным образом, добавление био-ПАВ в процесс выщелачивания помогает разрушить поверхность растворенной породы, позволяя большему количеству кислоты проникнуть в нее и тем самым поднять больше меди. Locus заявляет, что ее био-ПАВ увеличивают выход меди на 7% и экономят энергию, поскольку требуется дробить меньше горных пород. Он также тестирует свой процесс на железной руде и хвостохранилищах.

Медь является одним из ключевых металлов для зеленого перехода. Например, в электромобилях используется в шесть раз больше медной проводки, чем в автомобилях, работающих на газе.

«Мир становится наэлектризованным», — сказал Кнезель. «Горнодобывающие компании испытывают давление по двум направлениям: им необходимо предоставить необходимое количество материала для перехода, а также существует давление со стороны инвесторов, клиентов и местных сообществ, требующих большей экологичности. Locus охватывает оба фронта», — сказала она.

Locus сотрудничает с крупными горнодобывающими компаниями, включая BHP и

Гленкор,

По словам Кнезеля, ключевыми моментами, представляющими интерес, являются экономия энергии за счет новой технологии, а также повышение урожайности.

Шахтные отходы

Группы, обеспокоенные состоянием окружающей среды, часто говорят об отходах добычи полезных ископаемых или о так называемых хвостохранилищах, в меньшей степени о горнодобывающих компаниях. Обрушение дамб хвостохранилища привело к огромным бедствиям: обрушение дамбы хвостохранилища Брумадинью в Бразилии в 2019 году погибло 270 человек и владелец шахты

Вейл

согласился с мировое соглашение на 7 миллиардов долларов. Даже вне стихийных бедствий проблемы с загрязнением воды и другие экологические проблемы по-прежнему вызывают озабоченность.

Стартап Phoenix Tailings из Уобурна, штат Массачусетс, видит в этих отходах потенциал — он стремится извлекать редкоземельные элементы из хвостохранилищ. «Мы хотим очистить мир в процессе производства необходимых нам металлов», — сказал Николас Майерс, генеральный директор компании. «В долгосрочной перспективе нам нужно найти больше поставщиков этих металлов, в частности редкоземельных металлов».

Phoenix находит рудники, где отходы хвостохранилищ не содержат радиоактивных элементов, таких как торий и уран. Затем компания добывает и перерабатывает отходы для извлечения редкоземельных элементов, необходимых в постоянных магнитах для экологически чистых технологий, таких как электромобили и морские ветряные турбины. По словам Майерса, идея извлечения отходов шахты не была опробована в более широком масштабе, и поэтому сотни участков теоретически могут использовать этот метод для извлечения целевых минералов.

«Почти все поставки редкоземельных элементов поступают из Китая, поэтому мы думали, что сможем изменить ситуацию в этой области», — сказал Майерс. В настоящее время у компании есть пилотный объект в северной части штата Нью-Йорк, и она заявляет, что производит нулевые отходы, перерабатывая то, что осталось от обработки хвостов.

Пишите Юсуфу Хану по адресу [email protected]