Möjligheten till säker och effektiv återställning av CRM från gruvavfallsdeponier

Gammalt gruvavfall kan bli en viktig resurs för framtiden. Stora mängder metaller finns kvar i avfallsdeponier – material som en gång ansågs olönsamma men som nu betraktas som avgörande för den gröna omställningen. Forskare undersöker nu hur dessa resurser kan utvinnas på ett säkert, effektivt och ekonomiskt hållbart sätt, trots de tekniska utmaningar som vattenmättade avlagringar medför.

Metall- och mineralbrytning genererar stora mängder avfall som kallas gruvavfall – den del av malmen som inte är ekonomiskt lönsam att utvinna vid brytningstillfället. Gruvavfallet lagras vanligtvis i lagringsanläggningar för gruvavfall (TSF), som kan täcka flera kvadratkilometer och nå höjder på flera tiotals meter. Sammansättningen av det deponerade gruvavfallet speglar historiska fluktuationer i metallpriser, raffineringsprocesser och teknisk utveckling, eftersom prisförändringar avgör hur mycket material som betraktas som avfall respektive som en lönsam resurs.

I många TSF:er finns mineraler som tidigare lämnades outnyttjade på grund av ekonomiska eller tekniska begränsningar. Vissa av dessa klassificeras idag som ”kritiska råvaror (CRM)” eller ”strategiska råvaror (SRM)”. Följaktligen är det material som redan ligger på plats i huvudsak en förkoncentrerad resurs som skulle kunna återvinnas. En sådan återvinning ligger i linje med EU:s lag om kritiska råvaror (CRMA).

Utvinning av mineraler från befintliga fyndigheter medför särskilda tekniska utmaningar som måste lösas innan produktionen kan påbörjas. Till skillnad från konventionell gruvdrift i hårt berg, som bygger på borrning och sprängning, liknar utvinning från gruvavfallsdeponier mer ett ”utgrävande” av materialet. Även om detta kan verka enklare består gruvavfallsdeponier av vattenmättat gruvavfall som normalt inte kan grävas ut på mer än några meters djup. Djupare grävväggar kommer att börja rasa och materialet kan flytande. Inom geoteknik används konventionella förstärkningstekniker (t.ex. slitsväggar, spontväggar etc.) för djupa utgrävningar i stadsområden, men det har ännu inte visats att det är möjligt och kostnadseffektivt att tillämpa jämförbara metoder för att stabilisera gruvavfallsdeponier. Stabiliseringsprocessen är tidskrävande och kommer att sätta gränser för kontinuerlig utvinning från fyndigheten.

Den senaste tidens diskussioner bland svenska gruvföretag har lyft fram det växande intresset för återvinning av gruvavfall genom utgrävningar. Även om konceptet betraktas som en lovande väg för att få tillgång till kritiska mineraler, har en säker och kostnadseffektiv utgrävningsmetod ännu inte identifierats. När det gäller säkerhet måste både dammstabilitet (perimetervallar) och arbetsmiljön (nära utgrävningsgroparna) beaktas.

Därför är utvecklingen av säkra, effektiva och ekonomiskt bärkraftiga utgrävnings- eller brytningsmetoder för återvinning av gruvavfall från lagringsanläggningar en förutsättning för att skala upp återvinningen av sekundära resurser, dvs. återvinning. Denna forskning syftar till att undersöka och optimera sådana metoder, med fokus på geoteknisk stabilitet, vattenhantering och utvinningsgrad, vilket därmed möjliggör industriell återvinning av gruvavfall som en hållbar källa till kritiska råvaror.

Målet är att genomföra ett projekt som fungerar som en första genomförbarhetsstudie för säkra, ekonomiska och skalbara utvinningsmetoder för kritiska råvaror från befintliga, vattenmättade gruvavfallsdeponier i Sverige. Projektet kommer att:

1. Kartlägga den aktuella internationella tekniken inom ombearbetning av gruvavfall, utgrävningar och motsvarande geoteknisk stabilisering
2. Översätta denna kunskap till den svenska reglerings-, geologiska och industriella kontexten
3. Validera utvalda koncept genom laboratorie- och småskaliga fältförsök, med fokus på utgrävning i vattenmättade, löst avsatta gruvavfall

Resultatet kommer att bli en tydlig uppsättning rekommendationer och ett validerat metodiskt ramverk som kan tjäna som underlag för ett större flerårigt forskningsprogram.