Op dit moment zit er per kilogram meer goud in vuilnis en rioolslib, dan in het erts uit goudmijnen. Dat geldt niet alleen voor goud, maar ook voor zilver, wolfraam en andere schaarse metalen. Wanneer gaan goudzoekers de Nederlandse en Belgische vuilnisbelten ontginnen?
Wealth from Waste - Recycling Your Electronics, E-waste, Waste to Energy, Urban Mining
Dit is weer het zoveelste voorbeeld, dat onomstotelijk bewijst dat rijkdom in feite een kwestie is van het juist rangschikken van atomen. Als alle atomen in vuilnis zouden worden verwerkt tot nuttige grondstof, zou dit miljarden opleveren en een groot deel van de mijnen overbodig maken.
Goudkristallen uit de vrije natuur. Bron: Wikimedia Commons
Mijnen die nu heel erg veel afval opleveren. De winning van het goud van één gouden trouwring veroorzaakt bijvoorbeeld rond de 20 ton mijnafval. Op dit moment worden natriumcyanide, een dodelijk giftige stof, en kwik, idem, gebruikt om goud te winnen. Laten we in plaats van onze planeet te verwoesten, waarde scheppen uit afval. Waarom wel ecokoffie, en Forest Stewardship Council hout, maar geen Goed Goud in plaats van het uitermate foute goud van nu?
Er is door een wetenschappelijke doorbraak van de universiteit van Saskatchewan, Canada, nu eindelijk hoop op een milieuvriendelijker en mensvriendelijker winproces van goud. Bij het losweken van goud uit e-waste, restafval van elektronica zoals smartphones, wordt volgens de drie onderzoekers onder leiding van prof. Stephen Foley nu per kilogram goud 100 liter weinig milieubelastend en recyclebaar oplosmiddel gebruikt (uiteraard houden ze de samenstelling van dit oplosmiddel strikt geheim), waar tot nu toe rond de 5000 liter koningswater werd gebruikt om het goud uit het e-waste te weken. Koningswater is een extreem agressief mengsel van geconcentreerd zwavelzuur en salpeterzuur.
Er zijn asteroïden, meer dan honderd kilometers in doorsnede, die bijna geheel uit massief ijzer en nikkel bestaan. Nu mijnen op aarde steeds meer uitgeput raken, wordt de lokroep van de verre schatten in de ruimte steeds groter. Fraser Cain van Universe Today verkent de mogelijkheden.
Will We Mine Asteroids?
In de ijzige leegten tussen de barre werelden Mars en Jupiter, maar ook dichter bij de aarde, zweven brokstukken. Voor een groot deel bestaan deze uit metaal en andere grondstoffen die nuttig zijn voor ruimtekolonisten.
Wanneer gaan we deze ontginnen?
Planetoïden bevatten enorme voorraden grondstoffen. De eerste mijnbouwinstallaties zullen vermoedelijk robotisch zijn, omdat robots makkelijker in ‘leven’ te houden zijn dan mensen.
Al eeuwen kent de mensheid kometen als een van de meest spectaculaire astronomische verschijnselen. Maar… wat kan een ruimtevarende beschaving doen met kometen?
Wat zijn kometen?
Toen er nog geen telescopen bestonden, dacht men, dat kometen een soort vallende sterren waren. We weten nu beter. Kometen zijn in feite grote brokken bevroren gassen en vloeistoffen (waaronder water), doorspekt met andere materialen, zoals steen- en metaalgruis, met een doorsnede rond de tien kilometer.
Samenstelling van een komeet, vermoedelijk. Bron: CosmosUp via mining.com
Deze ijsbrokken zijn afkomstig uit de (nog niet definitief bevestigde, maar om zeer goede redenen veronderstelde) Oortgordel, een enorme wolk van ijsachtige objecten ver buiten de omloopbaan van Neptunus. Denk aan ongeveer 20.000 maal de afstand aarde-zon.
Wanneer een komeet de zon nadert, levert dit een spectaculair gezicht op. Rond de komeet hangt een lichtende wolk, de coma; de zonnewind blaast een staart van de komeet weg. De coma ontstaat, omdat de zonnestraling vluchtige stoffen uit het ijs van de komeet verdampt. Deze coma bevriest weer, als de komeet de koudere delen van het zonnestelsel in reist. Kometen houden deze instabiele omloopbanen doorgaans niet lang vol. Binnen ongeveer een miljoen jaar wordt de omloopbaan cirkelvormig of worden de kometen drooggekookt.
Watergebrek in binnenste deel zonnestelsel
Op aarde behoren water en gassen als stikstof tot de overvloedigste grondstoffen. Helaas is dat anders in de rest van het binnenste deel van het zonnestelsel. Mercurius en de maan zijn kurkdroog, met een paar flintertjes ijs in de bodem van kraters op de noord- en zuidpolen. Venus is omringd door een zeer dichte, verstikkende atmosfeer van kooldioxide, waar slechts spoortjes waterdamp in voorkomen. Ook Mars is vrij droog, al zit er onder het oppervlak vermoedelijk honderden meters dik waterrijk permafrost. Mars heeft echter net als de aarde het nadeel dat het een zwaartekrachtsput vormt. Het kost veel energie om water vanuit Mars de ruimte in te takelen.
Komeet als tankstation en watervoorraad
De zwaartekracht op een komeet is miniem: in principe kan een mens een komeet verlaten door een flinke sprong omhoog te maken. Dit maakt kometen, net als asteroïden overigens, erg geschikt voor mijnbouw. En dan wordt de samenstelling van kometen zeer interessant. Water is van levensbelang voor maankoloniën, ruimtekoloniën en zwevende kolonies in de atmosfeer van Venus, maar ook bijvoorbeeld als stuwstof voor raketten. Een nucleair ruimteschip kan water verdampen en in de kernreactor aan boord verhitten tot zeer hoge temperaturen. Deze sproeit naar buiten en stuwt zo het ruimteschip voort.
Op dit moment wordt elke kilogram raketbrandstof vanaf aarde meegenomen. Ook dit maakt ruimtevaart extreem duur: om een kilo raketbrandstof buiten het zwaartekrachtsveld van de aarde te brengen, is vijftig kilo of meer brandstof nodig, plus de omhullende wegwerpraket. Kunnen we deze raketbrandstof van een komeet of ander makkelijk bereikbare bron halen, dan wordt raketbrandstiof bijna gratis, waardoor het zonnestelsel openligt.
Rijke bron van chemicaliën
Ook zeer interessant zijn de vele organische stoffen en gasvormige verbindingen als ammoniak en methaan. De chemische industrie en ruimte-tuinbouw zitten werkelijk te springen om deze grondstoffen. Om een levensvatbare ruimte-economie op te zetten, waarbij ‘lokale’ grondstoffen kunnen worden benut, gaat er eigenlijk niets boven een makkelijk bereikbare komeet. Geen wonder dat heel veel mensen in de ruimteindustrie de resultaten van de Rosetta-missie watertandend volgen.
Komeet als bedreiging voor de aarde
Kometen volgen zeer elliptische banen. Vanuit de zeer ver weg gelegen Oortwolk duikt de komeet richting zon. Hier scheert de komeet rond de zon om weer de verre diepten van het zonnestelsel in te reizen. Er bestaat dan de kans, dat een komeet de aarde raakt. Hoewel deze kans zeer klein is, vermoedelijk slechts een maal per honderd miljoen jaar of minder, zijn de gevolgen van de inslag van een komeet catastrofaal. De laatste inslag van een asteroïde betekende het einde van de dinosauriërs.
Elektromotoren en elektrische dynamo’s zoals in windmolens zijn alle afhankelijk van vooral twee elementen: neodymium en dysprosium. Alleen metaallegeringen met deze twee ‘zeldzame aarden’ leveren magneten op die voldoende sterk en licht zijn voor efficiënte elektromotoren. China, verreweg de belangrijkste producent, draait nu de kraan dicht omdat het land de schaarse dysprosiumvoorraden vooral aan de eigen industrie gunt. Vinden we op tijd alternatieven?
Links een neodymiummagneet, rechts een ouderwetse ferromagneet, Beide magneten hebben voldoende trekkracht om 3 kg zwevend te houden.
Waarom zijn neodymium en dysprosium zo belangrijk?
Neodymium en dysprosium zijn allebei atoomelementen die behoren tot de groep zeldzame aarden. Erg zeldzaam zijn ze weliswaar niet, er is bijvoorbeeld ongeveer evenveel neodymium als koper of nikkel op aarde, maar het probleem is dat er maar weinig operationele mijnen zijn waar deze metalen gewonnen worden. Tot begin jaren negentig waren beide metalen obscure stoffen, die slechts voor een handvol toepassingen werden gebruikt, maar dat veranderde toen metallurgen opmerkelijke eigenschappen ontdekten. Zo creëerden ze van neodymium-legeringen de sterkste permanente magneten ooit. Vooral als een snuifje dysprosium toegevoegd wordt, neemt de sterkte van het magneetveld enorm toe, tot 1,3 tesla en verbetert de stabiliteit bij hogere temperaturen. Als je bedenkt dat het magneetveld in een MRI-scanner, dicht in de buurt van het sterkste permanente magneetveld dat wetenschappers kunnen opwekken, rond de 15 tesla sterk is, besef je hoe extreem sterk deze magneten zijn. Als zeldzame aarden-magneten op elkaar afvliegen versplinteren ze elkaar door de enorm sterke aantrekkingskracht, wat ernstige ongelukken kan veroorzaken. Deze sterke, lichte magneten maken de elektromotoren waar ze deel van uitmaken ook sterk en licht, wat ze gewild maakt in bijvoorbeeld windmolens en elektronische auto’s. Deze slokken werkelijk enorme hoeveelheden van deze metalen op.
Chinees monopolie
China beschikt over een bijna-monopolie op deze zeldzame aardmetalen. Maar liefst 99% van alle neodymium komt uit Chinese mijnen. In de jaren negentig en later concurreerden de goedkoop producerende Chinese mijnen de concurrentie uit de rest van de wereld weg. Nu de vraag naar windmolens en zuinige, lichte elektronotoren explosief stijgt, stijgt ook de vraag naar neodymium en dysprosium enorm. China heeft om die reden hoge exportheffingen opgelegd om zo fabrikanten van magneten en elektromotoren te dwingen naar China te komen. Vanzelfsprekend zijn andere industriële grootmachten, zoals de EU, Japan en de VS, hier verre van blij mee. Echter, erg veel zin om in te binden hebben de Chinese leiders met dit letterlijk meer dan ijzersterke (Neo magneten zijn, zie plaatje, ordes van grootte sterker dan ferromagneten) onderhandelingsmiddel begrijpelijkerwijs niet, dus broeden de Amerikanen op alternatieven. Zo worden er nu in Canada en Australië ooit uit bedrijf genomen mijnen met zeldzame aarden weer in gebruik genomen. Of dit op tijd zal zijn, vragen critici zich echter af. Al voor 2015 wordt een structureel dysprosiumtekort verwacht, volgens een rapport van het Amerikaanse Ministerie van Energie. Ook als de Chinese overheid geen exportbeperkingen zou instellen, zou dit probleem spelen.
Alternatieve magnetische materialen?
De beste oplossing is uiteraard, om een superieur magnetisch materiaal te ontwikkelen dat bestaat uit veelvoorkomende chemische elementen als bijvoorbeeld koolstof, ijzer of nikkel. Het precieze proces waardoor complexere materialen magnetische eigenschappen gaan vertonen, is over het algemeen nog slecht begrepen. Er moeten zich bepaalde elektrische onevenwichtigheden vormen die periodiek bewegen waardoor er een permanent magneetveld ontstaat. Ferromagnetische materialen zoals ijzer en nikkel bezitten deze eigenschap van nature, door de eigenschappen van het atoom in kwestie. In bepaalde andere materialen komt magnetisme voor terwijl de atomen zelf niet magnetisch zijn. Op dit moment vindt er veel onderzoek plaats op dit gebied, waarbij supercomputers doorrekenen aan de hand van de berg aan bekende gegevens over atomaire samenstelling en magnetische eigenschappen van bepaalde materialen, hoe het magnetisme tot stand komt. Het aantal atoomelementen met magnetische eigenschappen is maar beperkt. Materiaalwetenschappers en metallurgen hopen door een ‘brute force’ benadering waarbij er werkelijk miljarden combinaties worden doorgerekend, op interessante kandidaten te stuiten – een materiaal dat zeer sterke magnetische eigenschappen heeft maarbestaat uit veel voorkomende atomen.
Volgens leden van de Russische Academie van Wetenschappen bevinden zich in de Popigai-krater in Oost-Siberië biljoenen karaat aan industriële diamant. Zou dit een ‘nieuw industrieel tijdperk’ in gang zetten, zoals de Russen beweren?
De Popigai-meteorietkrater. Bron: Wikimedia Commons.
Een kilo diamant per aardbewoner
Diamanten zijn in feite koolstofkristallen. Anders dan grafiet of steenkool is het kristalrooster van diamant zo solide dat het het hardste materiaal op aarde is, voor zover bekend. In Sovjettijden was reeds bij een kleine groep Sovjetwetenschappers bekend dat de Popigai-meteorietkrater, die 35 miljoen jaar geleden gevormd werd bij de inslag van een kleine asteroïde, enorme voorraden doamant bevatte. Na onderzoek van 0,3 procent van de oppervlakte van de Popigai-krater is reeds 147 miljard karaat diamant ontdekt, wat dus (aangenomen dat de dichtheid in de rest van de krater vergelijkbaar is met deze oppervlakte) neer zou komen op tientallen biljoenen karaat. Een karaat diamant is 0,2 gram, dus zou dit neerkomen op meer dan een kilogram diamant per aardbewoner. Een veelvoud van de totale reserves aan industriële diamant die nu bekend zijn. Ook is dit type diamant twee keer zo hard als normale diamant.
Vertienvoudiging van wereldwijde diamantreserves
De ontdekking werd in de negentiger jaren gedeclassificeerd. Hierdoor konden geologen hun onderzoek voortzetten en de veranderde economische situatie maakte door asteroïdeinslag ontstane diamanten zeer gewild vanwege hun ongebruikelijke eigenschappen. Volgens Nikolai Pokhilenko van de Russische Academie van Wetenschappen zijn de eerste onderzoeksresultaten voldoende grond om te spreken over een, in zijn woorden, “mogelijke complete omverwerping van de complete wereldmarkt voor diamant”.
De reden: de aangetroffen diamantvoorraden in de Popigaiformatie zijn ongeveer tien keer zo groot als de complete wereldwijd bekende reserves. Ter vergelijking: de enorme Russische deelrepubliek Jakoetië, waar de meteorietkrater gedeeltelijk in ligt, met 3 miljoen vierkante kilometer een gebied groter dan West-Europa, herbergt slechts een miljard karaat diamant.Kortom: dit zou wel eens tot een enorme prijsdaling van industriële diamant kunnen leiden. Volgens wetenschappers is de hoeveelheid hier aangetroffen ruwe diamant voldoende om de wereld voor 3000 jaar van industriële diamant te voorzien. Als deze op grote schaal in de maakindustrie worden toegepast zou dit tot een industriële revolutie kunnen leiden. De reden: de extreme materiaaleigenschappen van diamanten maken het mogelijk met zeer hoge drukken en nauwkeurigheden te werken.
Volgens de Russen hebben veel grote internationale maatschappijen grote interesse in dit materiaal.
In de West-Australische mijn bij Pilbara rijden enorme mijnvrachtwagens rond zonder bestuurders. Het enorme mijnconcern Rio Tinto ontwikkelt hier de “mijn van de toekomst”, waarin geen mens meer te pas komt aan mijnbouw. De enige oplossing om de immer toenemende grondstofhonger op te lossen, denkt Rio Tinto. Wat zijn de gevolgen?
“Robots werken veiliger en houden zich altijd aan de regels”
Pilbara is geen uitzondering. In steeds meer mijnen nemen robots taken over van mensen. In Zuid-Afrika bijvoorbeeld. Gewoonlijk inspecteren mijnwerkers mijngangen voordat de mijnploeg naar binnen gaat. Omdat mijnwerkers bonussen ontvangen als ze snel werken, gaat dit vaak met de Franse slag, met de nodige dodelijke ongelukken tot gevolg. Robotverkenners controleren nu het gesteente van een mijngang op sterkte en consistentie. Vindt de robot een zwakke plek, dan sproeit de robot markeerverf en wordt een menselijke ploeg mijnwerkers aan het werk gezet om de plek te stutten.
Voertuigfabrikant Caterpillar ontwikkelde deze robotbediende mijntruck. Bron Caterpillar
24 uur per dag werken in smalle mijngangen
Een andere toepassing waar robots aan het werk worden gezet zijn zeer smalle mijngangen. Veel ertsvoerende lagen zijn te dun om economisch door mensen te laten mijnen. Robots kunnen wel functioneren in mijngangen van enkele decimeters hoog. Een ander voordeel van robots, althans voor mijnbouwbedrijven, is dat ze dag en nacht doorwerken en nooit staken.
Mijnprospecting door robots en satellieten
Rio Tinto ontwikkelt nu ook robots die aan prospecting kunnen doen. Deze robots boren op geregelde afstanden gaten in de grond. Aan de hand van de weerstand die de boringen ondervinden, wordt dan het type gesteente, en dus de eventuele aanwezigheid van mineralen, duidelijk.
Spectroscopie, dezelfde techniek die astronomen gebruiken om de chemische samenstelling van sterren vast te stellen, kan ook door mijnrobots worden gebruikt. Ieder mineraal heeft een karakteristieke verdeling van heldere emissielijnen en absorptielijnen, waardoor in principe door het licht van rotsen te analyseren, is vast te stellen wat voor mineralen er in zitten.
Schatkaart van Afghanistan
Een andere oplossing, die wordt toegepast in politiek gevaarlijke landen als Afghanistan, is dan ook een satellietcamera luchtfoto´s te laten maken. Al eerder was bekend dat Afghanistan over minimaal 1000 miljard dollar aan mineraalafzettingen beschikt, 80 maal zoveel als het land jaarlijks verdient. Naar blijkt hebben de Amerikanen hier door een satelliet scherpe foto´s, vermoedelijk van een groot aantal golflengtes, van laten maken. Door analyse van deze satellietfoto´s beschikken de Amerikanen nu over een gedetailleerd overzicht van plaatsen waar waardevolle mineralen aan de oppervlakte liggen.
Leegplunderen land nu veel makkelijker geworden
In een land waar een corrupt regime zetelt, kunnen mijnbouwmaatschappijen straks eenvoudig een deal sluiten met de centrale regering en vervolgens in afgelegen gebieden erts winnen. Je kan zelfs denken aan ruwe verwerking van het gewonnen erts, zodat alleen het eindproduct hoeft te worden getransporteerd. Er zijn dan alleen bewakers nodig, of drones. Robots werken zelfstandig of door middel van teleoperators op duizenden kilometers ver weg. Ook kunnen mijnbouwmaataschappijen zonder lastige pottenkijkers in de buurt milieuwetten op groffe wijze overtreden.
Robots zijn erg aantrekkelijk voor ruimtemijnbouw, maar worden nu ook al in aardse mijnen ingezet. Bron NASA
Voorbereiding ruimtemijnbouw
Toch heeft deze ontwikkeling ook goede kanten. Mijnbouw op asteroïden en bijvoorbeeld op de maan wordt zo veel aantrekkelijker. Autonome mijnrobots kunnen zonder mensen zo complete asteroïden uitmijnen. Ook zijn robots niet conservatief: een ander programma verandert hun gedrag, waardoor minder milieuonvriendelijke mijnbouw veel makkelijker is door te voeren.
Zeewater bevat 3,5% zout. We staan er niet vaak bij stil, maar een belangrijk deel van deze zoutplossing bestaat uit waardevolle elementen als magnesium en kalium. Op dit moment veroorzaakt het lozen van de pekel die vrijkomt als zeewater wordt ontzilt, nog veel milieuproblemen. Wat als deze pekel als grondstof wordt gebruikt om waardevolle mineralen uit te winnen? Damien Palin legt zijn concept, dat gebruikt maakt van bacteriën, kort uit in deze TED-video. Kunnen we zo twee problemen, de steeds verwoestender gevolgen van mijnbouw en het steeds grotere tekort aan zoet water, tegelijkertijd oplossen?
Planetary Resources, een samenwerkingsverband van enkele visionaire internetmiljonairs, heeft dinsdag 24 april 2012 een persconferentie gegeven. Het is nu officieel: de jacht op de kostbare delfstoffen in near earth asteroïden is begonnen.
Een waterrijke planetoïde staat op het punt ingevangen en in raketbrandstof omgezet te worden. Bron: Planetary Resources.
Planetoïdenmijnbouw
Door het zonnestelsel zwerven behalve acht planeten, enkele tientallen manen en dwergplaneten, ook talloze brokken ruimtepuin. Deze variëren van honderden kilometers doorsnede tot de grootte van een stofje. Het grote voordeel van mijnbouw op planetoïden, een betere term dan asteroïden, boven mijnbouw op een maan of planeet is het gebrek aan zwaartekracht. Ook bestaan veel planetoïden vrijwel geheel uit metaal of uit waterijs, waardoor niet met veel pijn en moeite metalen gewonnen hoeven te worden of raketbrandstof naar boven gesleept hoeft te worden. Ze liggen letterlijk voor het opscheppen. Met zonne-energie is water te splitsen in waterstof en zuurstof, in combinatie een bekende en veel gebruikte raketbrandstof.
Near earth asteroids
De meeste planetoïden bevinden zich in de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Er zijn echter ook enkele duizenden zogeheten near earth asteroids, planetoïden die de omloopbaan van de aarde kruisen. Deze brokken ijs, metaal of gesteente veroorzaken periodiek een grote uitsterving op aarde. De bekendste is de inslag die de dino’s uitroeide. Aan de andere kant zijn ze vanaf aarde met veel minder snelheidsverandering (delta v), dus veel minder raketbrandstof, te bereiken dan de verre planetoïdengordel of de nog verder gelegen Trojanen van Jupiter. Er zijn ongeveer 1500 near earth asteroids die gemakkelijker bereikbaar zijn dan de maan. Naar schatting behoort tien procent van alle planetoïden tot de metaalrijke M-klasse. Een nog groter deel is rijk aan ijs of koolwaterstoffen.
Zwermen robots stripminen een planetoïde. Bron: Planetary Resources
Planetary Resources begint met mijnbouw Ruimte-expedities zijn letterlijk astronomisch duur. Zelfs een zeer efficiënt werkende organisatie als het Indiase ISRO moet tientallen miljoenen euro uittrekken voor een eenvoudige Marsverkenner. Een aantal visionaire miljardairs, waaronder Larry Page, K. Ram Shriram en Eric Schmidt van Google en Ross Perot Jr, de zoon van een voormalige onafhankelijke Amerikaanse presidentskandidaat, hebben daarom de handen ineen geslagen en een asteroïdemijnbouwbedrijf opgericht: Planetary Resources Inc.
Vrijwel onbeperkte grondstofvoorraden
Dinsdag 24 april 2012 was de eerste persconferentie, waarop Peter Diamandis, die al eerder een TED-lezing hield over asteroïdenmijnbouw, de plannen in hoofdlijnen ontvouwde. Eén enkele 500 meter doorsnede platina-rijke planetoïde bevat het equivalent van alle platina-achtige metalen die in de gehele menselijke geschiedenis uit de grond gehaald zijn. Die metalen zijn er op aarde ook wel, maar dan duizenden kilometers diep: in de aardkern. “Veel van de schaarse metalen en mineralen op aarde zijn in bijna oneindige hoeveelheden aanwezig in de ruimte. Als de toegang tot deze metalen makkelijker wordt, zullen niet alleen de vele producten waar ze in worden verwerkt, variërend van micro-electronica tot energieopslag veel goedkoper worden. Ook zullen nieuwe en belangrijke toepassingen voor deze dan overvloedig aanwezige elementen ontwikkeld worden,” aldus Peter H. Diamandis, mede-oprichter van Planetary Resources Incorporated.
Stap 1. Een vloot kleine ruimtetelescopen gaat op zoek naar veelbelovende asteroïden. Bron: Planetary Resources
Strategie
Planetary Resources wil als eerste stap een vloot massageproduceerde (dus goedkope) Argyll LEO-ruimtetelescopen lanceren, die op zoek gaan naar nieuwe near earth asteroids (er werden in 2011 zo’n 1000 per jaar ontdekt, op een totaal van 9000) en van bestaande de samenstelling proberen te achterhalen. Vooral waterrijke en metaalrijke planetoïden zijn interessant voor respectievelijk het winnen van raketbrandstof en de extreem zeldzame en kostbare metalen van de platinagroep (ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium en platina zelf).
In de tweede fase zullen grote hoeveelheden robot-verkenningsvoertuigen, die door Planetary Resources voor minder dan tien procent van de kosten van NASA in massa geproduceerd worden, de veelbelovendste asteroïden bezoeken en de grondstoffen gaan winnen.
Voorlopig zullen de hoofdinkomsten uit het verkopen van raketbrandstof bestaan. Ruimtevaartuigen van Planetary Resources kunnen deze afleveren op Low Earth Orbit of een ander parkeerbaan. Zo wordt het veel makkelijker om een expeditie naar de maan, Mars of de planetoïdengordel, waar vele duizenden malen meer grondstoffen te halen zijn maar de delta v, de vereiste versnelling en dus hoeveelheid raketbrandstof, veel groter is, te bevoorraden.
Asteroid Mining Mission Revealed by Planetary Resources, Inc.
De eerste missies beginnen 18 tot 24 maanden na deze aankondiging, einde 2013-begin 2014 dus.
Peter Diamandis, de oprichter van de X Prize Foundation die grote prijzen uitlooft, vertelt in deze TED-lezing wat trouwe lezers van Visionair al weten: dat er in de rest van het zonnestelsel vele duizenden malen meer grondstoffen te vinden zijn dan op aarde. Zo zijn er honderden kilometers grote asteroïden van de M-klasse die uit massief metaal bestaan. De grootste van deze soort, Psyche, kan de aarde met maar liefst een miljoen jaar van metaal voorzien. Wie is het eerste bij de schat?
Zoals een visionair betaamt, heeft hij ook een uiterst disruptief plan bedacht om deze expeditie te financieren. Put-opties op edele metalen, want de prijzen hiervan gaan geheid in elkaar storten als ruimtevaarders met een kubieke kilometer massief metaal op sleeptouw richting aarde gaan. Kortom: dit gaan de mijnbouwmaatschappijen niet leuk vinden…
Met dank aan Douwe voor de tip.
Koper is één van de elementen met de laagste bindingsenergie per nucleon, dus is energetisch erg voordelig. Er zou dus behoorlijk wat van moeten zijn. Toch wordt het metaal steeds schaarser. De reden: de aarde houdt koperafzettingen vast op tientallen kilometers diepte.
Koper zeer schaars
De continentale korst van de aarde is zeer koperarm. Al miljarden jaren. De gevolgen zijn erg vervelend. Volgens schattingen zal over zes jaar de wereldvraag naar koper het aanbod overtreffen. Door dit onderzoek weten we nu in ieder geval waar we nieuwe kopervoorraden kunnen vinden. Opmerkelijk genoeg was het team helemaal niet op zoek naar het gedrag van koper, maar wilde weten hoe zich de continentale platen vormden (waar zo ongeveer alle land, enkele vulkanische eilanden uitgezonderd, op ligt) en de oxidatiestaat van vulkanen. Een hypothese is namelijk dat de aarde in het begin van haar bestaan nauwelijks continenten had en dat de opmars van continenten begon toen de aarde miljarden jaren geleden een zuurstofatmosfeer kreeg.
Koper, een halfedelmetaal, komt heel af en toe als zuiver metaal voor, zoals hier.
Boogmagma
In hun zoektocht naar antwoorden stuitten ze op boogmagma’s, die een essentiële rol spelen in het recyclen van continentale platen en oceanische platen. Als de ene plaat onder de andere wordt gedrukt, gebeuren er twee dingen. De smeltende, zakkende plaat brengt zuurstofrijke korst en sedimenten in de mantel: de bron voor de boogmagma. Tegelijkertijd ontstaat een hete magmastroom omhoog die de zakkende plaat doet smelten en vaak boogvulkanen oplevert: de lichte, hete magma brandt zich dan een weg door de bovenliggende korst en vormen zo nieuwe continentale plaat. Deze plaat bevat veel vluchtige stoffen zoals water en kooldioxide. Dit is ook een logische bron voor de zuurstof, meenden de onderzoekers. Ze stuitten echter op iets heel anders.
Xenolieten
Xenolieten zijn gesteenten die zich heel diep in de aarde vormen en tijdens vulkanische uitbarstingen naar boven komen. Als magma afkoelt vormen zich doorgaans als eerste, 50 km onder de aardoppervlakte, zwavelrijke pyroxeniet xenoliet. In plaats van zuurstof vonden ze echter sulfiden, zwavelatomen gebonden aan metalen als koper, nikkel en ijzer. Chemisch gezien is zwavel het zwaardere neefje van zuurstof en in een zuurstofrijke omgeving kunnen deze niet gevormd worden (er ontstaan dan sulfaten, waar ook zuurstof deel van uitmaakt).
Zinkend kopererts
Sulfides zijn zwaar en dicht en hebben daarom de neiging omlaag te zinken. Kortom: de aarde is rijk aan koper, maar dan wel op een onbereikbare plaats, tientallen kilometers in de diepte. We weten dat er in ieder geval op enkele plekken in de wereld koperafzettingen zijn. Klaarblijkelijk bestaan er bijzondere omstandigheden waardoor koper toch naar boven komt. De oorzaak is volgens het team dat als zich steeds meer koperrijk gesteente ophoopt, het verder de diepte inzakt, waar het wordt verhit en dan weer deel gaat uitmaken van de magmaboog. Metalen als koper en goud worden uit de gesteentematrix gedrukt en lossen op in de volatielen. Als deze vluchtige bestanddelen zich door breuken in het gesteente persen en uiteindelijk verdampen, blijven koper en goud achter.
Deze condities deden zich voor in de Andes en het westen van Noord-Amerika, inderdaad rijke bronnen van kopererts. Andere mogelijkebronnen van onontdekte koperafzettingen zijn volgens de studie Siberië, Noord-China, Mongolië en delen van Australië.
En natuurlijk in asteroïden met een hoog metaalgehalte.
