نفايات المناجم والمياه والهندسة الإيكولوجية واستخراج المعادن.. "الاستدامة والاقتصاد الدائري"

نفايات المناجم.jpg

مارجريت كالين سيدنفادن - ويليام ن. ويلر

حامد عبدالرحيم عيد

يعيش العالم حالياً على نموذج ما يسمى بـ"الاقتصاد الدائري" مع حالة من الشفافية وزيادة الثقة عبر سلاسل الإمداد العالمية، والتي تحفز على التحكم بشكل أكبر في الموارد، كما أنَّ هناك بعض الاقتصادات التي تتمتع بوجود سلاسل إمداد دائرية يتم عن طريقها اقتسام الأرباح بشكل عادل بين المجتمعات والمستهلكين وغيرهم.

هناك أيضا الثورة الصناعية الرابعة التي تشكلت ملامحها في وسائل تكنولوجية مثل "بلوك شين" والذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء والنانوتكنولوجي، وأسهمت جميعها في انتعاش عدد من القطاعات مثل تتبع المعادن من المناجم إلى المستهلكين وتحليل البيانات لاستخدامها في إعادة التصنيع والتدوير.

ويتوقع محللون أن الاقتصاد الدائري سيكون حالة اقتصادية عادية عام 2030 تهدف لتقليل الهدر وخفض استهلاك الطاقة والمواد الخام. وعند المقارنة بما كانت عليه الحال عام 2010، كان يتم استخراج مليارات الأطنان من المواد والمعادن سنوياً لتلبية الاحتياجات، لكن ربما يسهم الاقتصاد الدائري في ثورة من التدوير وإعادة الاستخدام. ويُسهم أيضاً في تعظيم الاستفادة من جميع المواد الخام والمعادن والطاقة والموارد بمختلف صورها، فضلاً عن إطلاق عمليات إعادة التدوير والاستخدام وإعادة التصنيع والتطوير، بدلاً من نمط الهدر وإلقاء النفايات. كما أنه يعيد تطوير الأنظمة الصحية والاستهلاكية والتعريف بقيمة الأشياء وأهمية الاستخدام الفعال وتقليل الآثار السلبية الناجمة عن الأنماط الاقتصادية التقليدية، كما أنه يسهم في خلق فرص اقتصادية واستثمارية أفضل للشركات والمؤسسات، فضلاً عن المزايا البيئية والاجتماعية.

 

فالاقتصاد الدائري لم يعد مصطلحاً وليد السنوات الأخيرة، بل إنه يضرب بجذوره في العالم منذ عقود عند ابتكار مفهوم التدوير وإعادة الاستخدام، وظهر بشكل واضح في الدول الصناعية بعد الحرب العالمية الثانية عندما حاولت الحكومات استغلال التكنولوجيا والآلة في إعادة التصنيع.

والاقتصاد الدائري -بحسب البنك الدولي- هو إعادة لتعريف النمو، مع التركيز على الفوائد الإيجابية على مستوى المجتمع، من خلال تقليل النفايات وإعادة تدويرها في سلع أخرى جديدة. فهو يقدم مفهوما جديدا للفرص من خلال إعادة التفكير وإعادة تصميم الطريقة التي تنتج بها المصانع السلع النهائية الخاصة بها، بتصميم منتجات يمكن "تصنيعها مرة أخرى". والاقتصاد الدائري، هو نموذج اقتصادي نادت به سويسرا عام 1976، يستهدف تقليل المهدر من المواد والسلع والطاقة والاستفادة منها قدر الإمكان، بخفض الاستهلاك والنفايات والانبعاثات، عن طريق تبسيط العمليات وسلاسل الإمداد والحفاظ على قيمة المنتجات وإدارة المخزون ورأس المال الطبيعي والبشري والمصنّع والمالي. ويبرز تحت اسم «اقتصاد الخدمات» حيث يوجد توجه عالمي للتحول من الملكية الفردية إلى فكرة «رخصة الاستخدام وتقاسم الخدمات»، ويشجع على استخدام التكنولوجيا لدعم خلق منتجات وأنظمة يتم فيها إعادة استخدام المواد وإعادة تدويرها أو إعادة تصنيعها والتوجه نحو التشارك بدلا من الامتلاك. ويهدف الاقتصاد الدائري إلى تحقيق العديد من الفوائد؛ منها: جذب مصادر جديدة للدخل، وتعزيز العلاقات مع أصحاب المصالح، والتقليل من آثار الأزمات حال حدوثها، وتعزيز أداور الاستدامة للشركة وتعزيز علامتها التجارية، وتعزیز الكفاءة البيئية، وتقلیل حجم النفايات والانبعاثات، وإعادة استخدام الموارد في الإنتاج أكثر من مرة، والحد من استخدام مصادر الطاقة غیر المتجددة، وتقليل تكاليف المواد الخام واستخدامات الطاقة، وتقلیل تكالیف الحفاظ علي البيئة، وزیادة الشعور بالمسئولية، وتحسین صورة الأسواق والمؤسسات، وخلق فرص وظیفیة جدیدة من خلال تعظيم استخدامات الموارد، وتعزیز التعاون والمشاركة في كافة مجالات الاقتصاد، وتقليل تكاليف إدارة المخلفات والتحكم في الانبعاثات الضارة، وخلق أسواق وصناعات جديدة، وأخيرا الاعتماد على أنظمة إنتاجية صديقة للبيئة.

وعلى وجه العموم، فإن كتاب "نفايات المناجم والمياه والهندسة الإيكولوجية واستخراج المعادن: الاستدامة والاقتصاد الدائري" يستعرض عمليات إدارة نفايات المناجم في الماضي والحاضر. ويقدر الاستهلاك العالمي للمياه حسب موارد التعدين الرئيسية سنويًا؛ مما يؤدى إلى اصطدام موارد استخدام الأراضي (الزراعة والمياه) بالمصالح التعدينية المتوقعة في المستقبل القريب. ومع تطبيق عمليات جديدة لاستخراج المعادن واعتماد الهندسة الإيكولوجية كنهج لإدارة النفايات والمياه، يمكن تحقيق تخفيض في استهلاك المياه والأراضي. ومن شأن استخدام هذه المنهجيات أن يجعل التعدين أكثر استدامة. جنبا إلى جنب مع إعادة تدوير الخام والمعادن، يمكن إدخال طرق التعدين في القرن الحادي والعشرين. وهنا يصف الكتاب عمليات التجوية الطبيعية (وتعنى تفتت وتحلل الصخور والتربة والمعادن على سطح الأرض أو قربه بواسطة العوامل الجوية السائدة دون نقل الفتات من مكانه) وعلم الأحياء الدقيقة للبيئات القاسية، والمعروفة أيضًا باسم مواقع المناجم. ويتم التشديد على دور الميكروبات في التجوية ومعالجتها، إلى جانب دراسات حالة عن تعزيز مختلف العمليات الإيكولوجية التي تحد من التجوية وتحول الملوثات، مما يخلق أجسامًا خاما في المستقبل. تمت كتابة هذا الكتاب كامتداد للمساهمة في موسوعة أكسفورد للأبحاث. ليضيف عمقًا والعديد من الأمثلة عبر 40 عامًا من العمل متعدد التخصصات مع خبراء من الجيولوجيا والجيولوجيا المائية وعلم الأحياء الجيوميكروي وفسيولوجيا الطحالب والكيمياء، وهي عناصر مهمة جدًا بالنسبة للموسوعة.

 

ويحتوى الكتاب على عشرة فصول، ويعرض لطرق متنوعة من أجل تحقيق الاستقرار في نفايات المناجم ومجالات إدارة المياه، ويقدم أسسا علمية لاستخدام العمليات البيئية من أجل موازنة عمليات التجوية في هذه النظم البيئية المتطرفة مع رؤية واقعية لمواقع النفايات من الصخور المكسورة أو الأرضية. كما يهدف الكتاب إلى أن يكون بداية نهج قد يؤدي إلى "اللحظة المقدسة أو اللحظة" التي طال انتظارها من قبل الصناعة والاستشارات والأوساط الأكاديمية. فأهمية صناعة التعدين معروفة جيداً، إن لم يتم تقديرها دائمًا، حيث تحيط حياتنا بمنتجاتها، أي المعادن والمعادن الصناعية. ومنذ عام 1556، أبرز خبير المعادن جورجيوس أجريكولا الآثار الجانبية البيئية المدمرة للتعدين واستخراج المعادن، وهي الأسماك الميتة والمياه المسمومة. هذه الآثار، والتى ما زالت معنا حتى اليوم. منذ ذلك الحين، نمت معرفتنا بالأسباب المؤدية إلى التدهور البيئي بشكل كبير، وتم تحسين العديد من عمليات التعدين والصهر. ففي زمن أجريكولا، كانت عمليات التعدين محليّة بشكل عام وهي محاطة بالغابات التي قطعت لدعم الأنفاق الجوفية للمنجم واستخدامه كوقود لتحميص الخامات. ومع ذلك، فإن التغييرات في أساليب التعدين منذ أوائل القرن العشرين لفتح مناجم الحفر، مع أو بدون أنفاق، أصبحت أكثر طرق التعدين شيوعًا. أدى ذلك إلى نفايات التعدين الثانية وهي أكوام الصخور الضخمة مع تركيزات غير اقتصادية من المعادن من الطبقة السطحية، بالإضافة إلى الصخور الأرضية من المطاحن، وهي المخلفات. وإلى جانب النمو السكاني والتقدم التكنولوجي، زاد الطلب على المعادن، وزادت النفايات بسبب التحييد الكيميائي لمياه الصرف الصحي، مما أدى إلى توليد الحمأة المحملة بالمعادن.

ومع ذلك، فإن هذه المادة الأخيرة هي في الواقع مجرد غذاء بديل مثالي للميكروبات. لا توجد مظلة كبيرة بما يكفي أو أفضل غطاء قوي يكفي لتستمر آلاف السنين لتضمين النفايات. فلوقف التجوية، يجب تقييد التفاعل المؤكسد المعجل بواسطة النشاط الميكروبي أو حتى منعه. والنهج المنطقي لمعالجة هذا هو تقليل معدل التجوية وتعزيز هطول الأمطار داخل رواسب النفايات من خلال تقديم الماء المؤكسج مع مادة متفاعلة تغير سطح المعدن بحيث تهيمن الميكروبات المستهلكة للأكسجين. تم توجيه بوجوم من قبل متخصصين في صناعة التعدين منذ إنشائها في عام 1982 في تورنتو، أونتاريو، بكندا، واستمرت حتى فكرة تلخيص ما يقرب من 40 عامًا من أساليب الهندسة البيئية في كتاب. يتوفر ملخص جزئي في موسوعة أكسفورد للأبحاث تحت عنوان التعدين والهندسة البيئية واستخراج المعادن للقرن الحادي والعشرين. 

 

ويصف الفصل الأول من هذا الكتاب إنتاج نفايات التعدين، والتجوية، وتعقيدات التنبؤ بخصائص نفاياتها السائلة منذ بداية التشغيل. ويقدم الفصل الثاني تقديرات تقريبية للخامات السنوية العالمية وتوليد النفايات للسلع الرئيسية، ومياهها، واستخدام الأراضي مما يعكس الحاجة الملحة لاتخاذ إجراءات لتغيير النُهج الحالية للتعدين وتوليد النفايات. ثم يقدم الفصل الثالث حلاً لكليهما، مع إعطاء الخطوط العريضة للتغييرات اللازمة في عمليات استخلاص المعادن بالماء لاستعادة سلع أكثر من المعدن المستهدف، وكذلك توفير الأرض والمياه. وفى الفصل الرابع سرد تاريخي موجز لإدارة نفايات المناجم التي تمولها برامج حكومية وصناعية مختلفة، مع مراجعة بوجوم لعقودها المبكرة. كان الرد السائد هو أن الهندسة البيئية وعلم الأحياء لا يعملان في الشتاء، وبالتأكيد ليس في أقصى شمال كندا. أتاح هذا الفهم الخاطئ فرصة فريدة لتوثيق عمليات التعافي الطبيعي للعمليات المهجورة منذ فترة طويلة في الأقاليم الشمالية الغربية. وفي الفصل الخامس، تمَّ تسليط الضوء على الاختلافات في تحلل الملوثات العضوية وغير العضوية، حيث يعد استخدام الأراضي الرطبة الطبيعية أو المبنية مع الرواسب التي تنمو فيها النباتات بمثابة عوامل تطهير للمواد العضوية ناجحة للغاية. ومع ذلك، عند اختبارها لتعدين مياه الصرف الصحي التي تحتوي على ملوثات غير عضوية، فقد تولدت عن المعالجة مشاكل هيدرولوجية. تم وصف عمليات الإزالة المختلفة. وهنا تصف الفصول السادس والسابع الثامن كيفية استخدام أدوات الهندسة البيئية من أجل تحييد المنجم الحمضي وتصريف الصخور، فيتم تثبيت هذه الأدوات، وهي (ARUM) الحد من الأحماض باستخدام علم الأحياء الدقيقة، والتلميع البيولوجي وزيادة الأغشية الحيوية لتقليل الأكسدة المتدفقة داخل منطقة ملخص إدارة نفايات المناجم، نظرًا لأن الخنادق والبرك الضحلة خالية من الرواسب التي يجب بناؤها. ويتم إعطاء التعليمات لتوفير الظروف للرواسب الميكروبية النشطة. ولإزالة الملوثات من المسطحات المائية الكبيرة أو البحيرات أو الحفر المغمورة (وتسمى أيضًا بحيرات الحفر)، من الضروري إنتاج مواد عضوية مكونة للجسيمات، وهي العوالق النباتية، من خلال تعديل نسبة العناصر الغذائية في الماء؛ حيث توفر هذه الطحالب الحرة العائمة، في عمود الماء، أسطح جدار خلوي تلتصق بها المعادن/تمتصها، وتشكل جزيئات كبيرة وثقيلة بدرجة كافية لتستقر في الرواسب السفلية؛ سواء تم بناؤها أو وجودها مرة أخرى.

وبالنسبة لنمو الطحالب الحية، فيجب توفير أسطح مدعومة بعوامات أو إضافة فرشاة على عمق؛ حيث يمكن للضوء أن يخترق، عند حواف الحفر أو البرك، مما يؤدي إلى نمو غطاء حيوي. وتشترك هذه التدابير في أن الافتقار إلى الإمداد المستمر للمواد العضوية يوقف نهج المعالجة المستدامة داخل الجسم المائي. ويُشار إلى هذه الأداة باسم "التلميع البيولوجي"، ليحل محل استخدام عوامل التلبد في تكوين الجسيمات (الفصل السابع).

 

وأخيرًا، أداة مهمة للغاية هي تلك المقدمة في الفصل الثامن، إلى مختلف نفايات التعدين المولدة للأحماض، حيث تمت إضافة نفايات تعدين الفوسفات الكربوني (CPMW)، وتم نقل منتجات التجوية / جسيمات (CPMW) مع المطر إلى السطح المعدني، وكان للنفايات السائلة درجة حموضة محايدة. وقد تم إحداث هذه العملية من خلال تكوين غشاء حيوي فوق سطح المعدن وتم توثيقها عدة مرات، من قبل مجموعات علمية مختلفة كررت الاختبارات بسلع مختلفة وتصميمات تجريبية. وتوحي الشكوك الأولية بأنَّ الأغشية الحيوية لن تدوم!! حيث تم تخزين الصخور من التجربة الأولى لمدة 11 عامًا، ولكن في بعض الأحيان تنتهي كل تجربة. تم وضع الصخور في الهواء الطلق دون إضافة (CPMW) لمدة عامين إضافيين، مع التحسين المستمر لمياه الصرف. ومن ثم، استمر التعرض في الهواء الطلق، وفي النهاية، تمَّ فحص الأسطح من خلال الفحص المجهري SEM في جامعة تورنتو. ومرت 11 سنة، ولا تزال بعض الأغشية الحيوية قائمة. في الآونة الأخيرة، وجد بوجوم في تحديث الأدبيات الخاصة بـ MIC (تثبيط الميكروبات للتآكل)، وهو منشور حول مسمار خالٍ من الصدأ مغطى بغشاء حيوي عمره عدة آلاف من السنين. ويسلط الفصل التاسع الضوء على مشاريع البحث والتطوير التي استخدمت الأدوات المذكورة أعلاه لاحتواء أو إبطاء إنتاج AMD في إدارة نفايات المناجم. وأخيرا يقدم الفصل العاشر بعض الاقتراحات العملية لتقريب الصناعة من الاستدامة وبعض أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة.

... إن هذا الكتاب يستهدف أولا: جمهورًا واسعًا، من المديرين التنفيذيين والمتخصصين في مجال التعدين، والمنظمين الحكوميين، وعلماء البيئة، وأي شخص لديه اهتمام بكوكبنا وأنظمته البيئية. ومع ذلك، فإن المديرين التنفيذيين للتعدين والحكومة هم الذين يجب أن يتبنوه؛ لأن الإشراف على كوكبنا أمر ضروري ولابد أن تتغير الممارسات الحالية؛ ولأن المجتمع يدرك بشكل عام أن هناك أزمة مع تغير المناخ والاحتباس الحراري؛ فيُعتقد أن التخفيف من نفايات التعدين مدفوع بما يسمى بـ"الثورة الكهربائية". هذه الثورة تحتاج إلى معادن ومعادن بكميات كبيرة لتسهيل حلم الطاقة المتجددة. تتزايد مواقع نفايات هذه المعادن، وتستهلك المزيد من الأراضي وتلوث المزيد من المياه. ثانيا: يهدف الكتاب إلى تقديم اقتراحات لطرق الانطلاق بمسؤولية في التعدين، حيث يصف التوازن بين التعدين والبيئة، وكيف يمكن للأخير، ولا سيما دور الميكروبات أن تساعد في تخفيف وعكس واحتواء الكثير من الضرر الذي يحدثه التعدين. فهو موضوع لم يتم فهمه جيدًا بشكل عام، وهناك إحجام عن احتضانه، لكنه موضوع يعتقد مؤلفو الكتاب أنه مهم وضروري للحفاظ على قابلية بقاء الكوكب؛ فالصرف الملوث من نفايات التعدين، كما يُعتقد، لا يجب أن يكون "الثمن الواجب دفعه مقابل الحصول على المعادن".

 

تفاصيل الكتاب:

- الكتاب: نفايات المناجم والمياه والهندسة الإيكولوجية واستخراج المعادن.. الاستدامة والاقتصاد الدائري

الكاتب: مارجريت كالين سيدنفادن - ويليام ن. ويلر

الناشر: Springer - 2022

* أستاذ بكلية العلوم - جامعة القاهرة

أخبار ذات صلة