توصلت دراسة حكومية إلى أن ولاية بنسلفانيا تجلس على “منجم ذهب أبيض” رئيسي غير مستغل للليثيوم يمكن أن يولد صناعة جديدة بمليارات الدولارات

يمكن أن تكون ولاية بنسلفانيا في مركز “حمى الذهب الأبيض” الجديدة في أمريكا مع اكتشاف مصدر رئيسي غير مستغل لليثيوم في الولاية.

وقد أظهر العلماء الحكوميون أنهم قادرون على تصفية المعدن الثمين من مياه الصرف الصحي للغاز الصخري في الولاية: سحب أطنان من الليثيوم يوميًا، مع ترك القليل منه.

وخلصوا إلى أن ولاية بنسلفانيا وحدها يمكن أن تنتج ما يقرب من نصف إجمالي الطلب الأمريكي على الليثيوم – بدءًا من السنة الأولى – مما يوفر هذا المركب الرئيسي اللازم لتشغيل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية إلى السيارات الكهربائية إلى الألواح الشمسية.

مشروع بهذا الحجم يمكن أن يجعل من بنسلفانيا منطقة حزام الصدأ في المملكة العربية السعودية، مما ينهي اعتماد الولايات المتحدة على الليثيوم من الصين، التي تسيطر الآن على 90% من السوق.

وعلى عكس العديد من المقترحات الجديدة لاستخراج الليثيوم، والتي تهدد موارد المياه الشحيحة من أركنساس إلى كولورادو، فإن هذه العملية من شأنها أن تستفيد من المياه ذات الضغط العالي المستخدمة بالفعل في التكسير الهيدروليكي، أو التكسير، للغاز الطبيعي.

ومن خلال 72 منجمًا مقترحًا للليثيوم في جميع أنحاء الولايات المتحدة، يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في تقليل التداعيات البيئية المحلية مع تحول أمريكا بعيدًا عن الوقود الأحفوري الذي ينبعث منه “غازات الدفيئة”.

“مياه الصرف الصحي الناتجة عن النفط والغاز هي قضية مزدهرة”، كما قال أحد علماء الجيوكيمياء الحكوميين الذين شاركوا في الدراسة الجديدة. “نحن نتطلع إلى استخدام مفيد لتلك النفايات.”

التكسير الهيدروليكي هو عملية تستخدم لاستخراج الغاز الطبيعي من الصخور الصخرية العميقة تحت الأرض، عن طريق حقن أكثر من مليون جالون من الماء والرمل والمواد الكيميائية تحت ضغط عالٍ في الآبار المحفورة.

يؤدي المزيج المضغوط إلى فتح الصخور الصخرية، مما يخلق شقوقًا جديدة تظل مفتوحة بواسطة الرمال، مما يسمح للغاز الطبيعي من الصخور بالتدفق إلى البئر.

ومع ذلك، على الرغم من تقليل اعتماد الولايات المتحدة على النفط الأجنبي، فقد أثبت التكسير الهيدروليكي أنه مثير للجدل إلى حد كبير بسبب استخدامه للمواد الكيميائية، وتلوث المياه الجوفية، والضوضاء، وتلوث الهواء، وحتى قدرته على خلق هزات تشبه الزلازل.

وقد أصبحت هذه المخاطر قضية محل نقاش حاد في ولاية بنسلفانيا، حيث تم ربط التكسير الهيدروليكي بمشاكل صحية أخرى تتعلق بالسرطان.

يمكن استعادة أكثر من 1200 طن من الليثيوم سنويًا من مياه الصرف الصحي في ولاية بنسلفانيا وحدها، وفقًا للبحث الجديد، الذي تم إنتاجه بالتعاون مع مختبر تكنولوجيا الطاقة الوطني الأمريكي (NETL) وجامعة بيتسبرغ.

على الرغم من تقلب سعر الليثيوم في هذه السوق الجديدة المتقلبة، إلا أن العائد السنوي للولاية من هذا الليثيوم الناتج عن مياه الصرف الصحي يمكن أن يتراوح بين 1.6 إلى 18 مليون دولار بالأسعار الحالية.

التكسير الهيدروليكي هو عملية الحفر في الأرض قبل إدخال خليط الماء عالي الضغط لإطلاق الغاز الطبيعي. يتم حقن الماء والرمل والمواد الكيميائية تحت ضغط عالٍ في الآبار الجوفية لفتح الشقوق في الصخور، وتحرير الغاز الطبيعي المحتجز

وعلى الرغم من تقلب سعر الليثيوم في هذه السوق الجديدة المتقلبة، إلا أن العائد السنوي للدولة يمكن أن يتراوح بين 1.6 إلى 18 مليون دولار بالأسعار الحالية.

والأمر الأكثر واعدة هو أن توقعاتهم بأن إعادة تدوير مياه الصرف الصحي يمكن أن تلبي ما يقرب من نصف الطلب على الليثيوم في الولايات المتحدة لا تأخذ في الاعتبار أي نشاط قريب في الولايات الأخرى.

إن ما يسمى بمنطقة مارسيلوس الصخرية، حيث يوجد ما يقدر بنحو 144 تريليون قدم مكعب من الغاز الطبيعي بين طبقتين ضخمتين من الحجر الجيري، تغطي معظم ولاية بنسلفانيا – ولكنها تمتد أيضًا إلى نيويورك وأوهايو ووست فرجينيا.

وقال جوستين ماكي عالم الكيمياء الجيولوجية في NETL في بيان: “تمتلك بنسلفانيا أقوى مصدر بيانات عن الصخر الزيتي Marcellus”. “ولكن هناك الكثير من النشاط في ولاية فرجينيا الغربية أيضًا.”

تمكن ماكي وزملاؤه من حساب الكمية المحتملة من الليثيوم العائم في المحلول في مياه الصرف الصحي الناتجة عن التكسير الهيدروليكي من خلال تقارير الملوثات التي يتعين على كل شركة نفط وغاز في ولاية بنسلفانيا تقديمها إلى المنظمين.

وقال ماكي: “الليثيوم هو أحد المواد التي يجب عليهم الإبلاغ عنها”. “وبهذه الطريقة تمكنا من إجراء هذا التحليل الإقليمي.”

واستنادًا إلى تقديراتهم، التي نُشرت في شهر إبريل الماضي في مجلة Scientific Reports، يبدو أن آبار التكسير الهيدروليكي في الجزء الجنوبي الغربي من ولاية بنسلفانيا تحتوي على ما يقرب من ضعف كمية الليثيوم الموجودة في أماكن أخرى في “ولاية كيستون”.

تمكن عالم الكيمياء الجيولوجية جاستن ماكي وزملاؤه من حساب الكمية المحتملة من الليثيوم العائم في المحلول في مياه الصرف الصحي الناتجة عن التكسير الهيدروليكي من خلال تقارير الملوثات التي يتعين على كل شركة نفط وغاز في ولاية بنسلفانيا تقديمها إلى المنظمين.

في حين كان الجيولوجيون يعرفون منذ فترة طويلة أن الليثيوم كان موجودًا في المحتوى المعدني حول رواسب الغاز الصخري، إلا أن التقدير الدقيق أصبح ممكنًا فقط مع ظهور هذه التقارير الإلزامية على مدار سنوات.

وأوضح ماكي: “لم تكن هناك قياسات كافية لتحديد حجم الموارد”. “لم نكن نعرف كم كان هناك.”

ولكن حدثت فائدة عرضية، لأن المركبات المعدنية القائمة على الليثيوم مثل كلوريد الليثيوم وكربونات الليثيوم قابلة للذوبان في الماء.

لقد أدى الإجراء البسيط المتمثل في حقن آبار التكسير بالمياه عالية الضغط إلى سحب الكثير من معدن الليثيوم من الصخور إلى مياه الصرف الصحي الناتجة عن التكسير الهيدروليكي.

فالمياه الموجودة في طبقات المياه الجوفية، على حد تعبير ماكي، تعمل على “إذابة الصخور لمئات الملايين من السنين”.

وقال: “في الأساس، كانت المياه تستخرج من باطن الأرض”.

تمتلك أمريكا حوالي ثمانية ملايين طن متري من الليثيوم في أراضيها، مما يعني أن قيمة الصناعة الأمريكية تبلغ حوالي 232 مليار دولار.

ومع ذلك، فإن الدولة لا تشكل سوى حوالي واحد بالمائة من إنتاج الليثيوم العالمي وهيمنت الصين على السوق لعقود من الزمن لأن 90% من المعادن المستخرجة يتم تكريرها في بلادها.

لكن الخبراء يحذرون من أن الاستغلال المتهور لثروة الليثيوم الأمريكية قد يكون له تكلفة باهظة.

ما يقرب من 40 من أصل 72 منجمًا مقترحًا للليثيوم في الولايات المتحدة تم تعيينها في نيفادا، الولاية الأمريكية الأكثر جفافًا، و80 بالمائة منها ستستقر على إمدادات المياه التي تعتبر معرضة لخطر انخفاض مستويات المياه، وفقًا لتحليل أجراه مركز هوارد للصحافة الاستقصائية.

صرح جيف فونتين، المدير التنفيذي لهيئة المياه الإقليمية بوسط نيفادا، لباحثي مركز هوارد أن الإفراط في استخدام المياه في الحوض يمكن أن يسبب أضرارًا “دائمة” تحت الأرض و”مجموعة من الأشياء التي تحدث والتي من شأنها أن تمنع طبقة المياه الجوفية من استعادة نفسها حقًا”.

وأشار مركز هوارد إلى أن سوء التخطيط لمثل هذه المناجم يمكن أن يضر بالمجتمعات المحلية والحياة البرية التي تحتاج إلى الوصول إلى المياه العذبة في هذه الطبقات الجوفية.

وقال باتريك دونيلي، عالم الأحياء في مجال الحفاظ على البيئة في مركز التنوع البيولوجي غير الربحي، لمركز هوارد إنه إذا تم إنشاء جميع المناجم المقترحة البالغ عددها 72 منجمًا وفقًا للقواعد الحالية، “فسيكون ذلك تحولًا أساسيًا في الغرب الأمريكي”.

وقال دونيلي: “يقارنه الناس بحمى الذهب، لكن حمى الذهب كانت صغيرة الحجم جدًا، مقارنة بما يبدو عليه كل هذا الليثيوم”.