De mondiale race om cruciale mineralen botst op een fysieke muur. Terwijl de wereld verschuift naar hernieuwbare energie en elektrische voertuigen, schiet de vraag naar koper, goud en zilver omhoog. De gemakkelijkst bereikbare afzettingen zijn echter verdwenen, waardoor mijnbouwbedrijven met een ontmoedigende realiteit worden geconfronteerd: ze moeten dieper graven, erts van lagere kwaliteit winnen en de steeds vluchtiger wordende ondergrondse omgevingen beheren.
Om dit op te lossen is er een verrassende nieuwe bondgenoot uit de hemel opgedoken: kosmische straling.
De groeiende mineralenkloof
De wiskunde achter de groene energietransitie is ontnuchterend. Om de ‘Net Zero 2050’-doelen te halen schat het Internationaal Energieagentschap dat de productie van cruciale mineralen moet verzesvoudigen. Ondertussen worden de aanbodtekorten groter; J.P. Morgan voorspelt dit jaar een tekort aan geraffineerd koper van 330.000 ton, een tekort dat in 2035 zou kunnen oplopen tot acht miljoen ton.
Mijnbouwbedrijven zitten in de knel:
– Afnemende ertskwaliteiten: Mijnwerkers moeten nu aanzienlijk meer afvalgesteente verwerken om dezelfde hoeveelheid bruikbaar metaal te winnen.
– Stagnerende ontdekking: Het vinden van nieuwe ‘greenfield’-sites is ongelooflijk moeilijk en traag; in de VS duurt het gemiddeld 29 jaar om van ontdekking naar productie te gaan.
– Gevolgen voor het milieu: Enorme dagbouwmijnen, zoals de Kennecott-mijn in Utah, laten enorme littekens achter in het landschap.
De verschuiving naar “blokspeleologie”
Omdat het tientallen jaren duurt om nieuwe locaties te ontdekken, wenden veel bedrijven zich tot ‘brownfield’-locaties (bestaande mijnen) en breiden deze verticaal uit via een methode die ‘block caving’ wordt genoemd.
Beschouw blokspeleologie als omgekeerde dagbouw. Ingenieurs creëren een enorme ondergrondse grot, verwijderen de steun onder een ertslichaam en laten de zwaartekracht het zware werk doen. De rots stort in onder zijn eigen gewicht en breekt in puin dat in “trekbellen” terechtkomt om te worden verzameld. Hoewel deze methode kosteneffectief is en een groot deel van de verstoring van het milieu ondergronds houdt, is deze inherent chaotisch. Het gaat om honderden miljoenen kubieke meters aarde die voortdurend en onvoorspelbaar in beweging zijn.
Muontomografie: een röntgenfoto voor de aarde
Het voornaamste gevaar van blokuitholling is onzekerheid. Als een grot ongelijkmatig instort, kan dit dodelijke luchtstoten of plotselinge modderstromen veroorzaken. Momenteel opereren mijnwerkers vaak ‘blind’ en vertrouwen ze op verspreide boorgaten om te raden waar het gesteente beweegt.
Dit is waar muontomografie het spel verandert.
Muonen zijn subatomaire deeltjes die ontstaan wanneer kosmische straling van supernova’s de atmosfeer van de aarde treffen. Ze regenen voortdurend en kunnen tot 1,5 kilometer in de grond doordringen. Door gespecialiseerde detectoren ondergronds te plaatsen, kunnen bedrijven deze deeltjes volgen en 3D-kaarten met hoge resolutie van de omringende dichtheid maken.
“Het is net een röntgenapparaat”, legt Gary Agnew, CEO van Ideon Technologies, uit. “Maar in plaats van een menselijk lichaam in beeld te brengen, beoordelen we honderden miljoenen kubieke meters aarde tegelijk.”
Waarom muonen beter presteren dan traditionele methoden
In tegenstelling tot oudere geofysische technieken biedt muontechnologie verschillende duidelijke voordelen:
– Hoge resolutie: Het kan structuren op een schaal van minder dan een meter in kaart brengen, terwijl seismische detectie vaak moeite heeft om iets kleiner dan 50 meter op te lossen.
– Operationele immuniteit: Traditionele sensoren worden vaak verstoord door het geluid en de trillingen van een werkende mijn. Muonen worden echter niet beïnvloed door de mechanische chaos van de extractie.
– Realtime gegevens: Nieuwe platforms kunnen muondichtheidskaarten integreren met seismische en magnetische gegevens, waardoor een dynamisch, voortdurend bijgewerkt model van de mijn ontstaat.
Veiligheid en de kosten van mislukkingen
De inzet voor deze technologie is leven en dood. In september 2023 kwamen bij een modderstroom in de Grasberg-mijn in Indonesië zeven arbeiders om het leven als gevolg van een ongelijkmatige instorting van de grot – een ramp die de muontechnologie specifiek moet voorkomen door ‘luchtspleten’ en onstabiele rotsformaties te identificeren voordat ze falen.
Naast de veiligheid zijn de economische voordelen enorm. Rio Tinto is al een samenwerking aangegaan met Ideon om deze sensoren bij verschillende grote operaties in te zetten. In de Kennecott Mine wordt de technologie gebruikt om ‘ambachtelijke’ leegtes in kaart te brengen die zijn achtergelaten door een eeuw oude mijnbouw, waardoor wordt voorkomen dat moderne apparatuur per ongeluk in vergeten gaten valt.
Conclusie
Nu de vraag naar mineralen ongekende hoogten bereikt, ondergaat de mijnbouw een digitale transformatie die vergelijkbaar is met de evolutie van de olie- en gassector in de jaren negentig. Door subatomaire deeltjes te gebruiken om door vast gesteente heen te kijken, kunnen mijnbouwbedrijven overstappen van giswerk naar precisie, waardoor diepgrondse winning veiliger, efficiënter en voorspelbaarder wordt.
