Ny teknologi kan dekke det økende behovet for bærekraftige mineraler

Gruvedrift gir oss nyttige metaller og mineraler, som brukes i industri- og forbrukerprodukter. Imidlertid kan det også skape store miljøpåvirkninger under utvinningsprosessen og langtidseffekter fra avfall.

I nytt prosjektet skal forskerne utvikle drone- og satellittbaserte metoder for effektiv kartlegging, analyse og visualisering av data fra aktive og nedlagte gruver.

– Vi ønsker å gjøre utvinnings- og forvaltningsprosessen mer effektiv og miljømessig bærekraftig, sier Simon Buckley, forsker ved NORCE, og vitenskapelig koordinator for prosjektet.

EU-prosjektet m4mining koordineres av NORCE. Partnere er Norsk Elektro Optikk AS, Helmholtz Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Luleå Tekniska Universitet, Prediktera AB, Geological Survey Department of the Ministry of Agriculture, Rural Development and the Environment of Cyprus, University of Patras, The University of Queensland og ReSe Applications LLC.

Overvåking i sanntid

– Vi har allerede noe av teknologien som kreves, og et virkelig sterkt konsortium som har jobbet med maskinvare, programvare og bærekraftig gruveforskning i mange år. Nå skal vi utvikle teknologien videre for å oppnå sanntidsovervåking. Det er fortsatt flere tekniske og vitenskapelige utfordringer som skal løses - maskinvaren og programvaren, nye algoritmer, og å gjøre det trygt, raskt og robust nok til å jobbe i utfordrende driftsmiljøer. Ingen tilgjengelige løsninger leverer for øyeblikket resultater i sanntid, så m4mining har som mål å gi en trinnvis endring for fremtidige kommersielle løsninger og beste praksis, sier Buckley.

– Vår største styrke er at vi har med nøkkelpartnere fra hele prosesskjeden, sier Friederike Koerting, forsker fra Norsk Elektro Optikk AS.

– Vi vil kunne dekke alle områder. Fra innsamling av dronebasert hyperspektral data av høy kvalitet, klar til å bli analysert og validert av våre universiteter og forskningsinstitutter, til å sammenligne disse datasettene med satellittbilder med lavere oppløsning fra steder over hele verden, sier Koerting.

Økende etterspørsel

Samfunnet er i en pågående energiomstilling, noe som betyr en økning i elektrifiseringen av samfunnet globalt. Dette fører til økt etterspørsel etter mineraler som er nødvendige for produksjon av blant annet elbiler, vindturbiner, batterier og elektriske komponenter. Men europa har ikke nok mineralske råvarer.

Den grønne omstillingen kan ta betydelig lengre tid og koste mye mer, dersom behovet for viktige mineraler ikke blir dekket.

Sikre en robust industri

EU har erkjent behovet for økt autonomi, kompetanse og lederskap for å sikre en fremtidig robust industri, der tilgang til råvarer og bærekraftig utvikling er avgjørende.

Tradisjonelt er utviklingen av gruvesteder avhengig av sjeldne og lavoppløselige geovitenskapelige data. Innovasjon i nye metoder er en del av en rekke overordnede strategier for å oppnå en bærekraftig fremtid og realistiske mål for avkarbonisering.

Et viktig mål for forskerne i m4mining prosjektet er å gjøre resultatene forståelig og brukervennlig for ikke-eksperter.

Forskerne skal utvikle maskinvare og programvare for droner, skreddersydd for sanntidskartlegging av materialinnholdet i dagbrudd, dynamisk overvåking av malmkvalitet i utvinningsprosessen, og evaluering av farerisiko både i aktive og nedlagte gruver.

Dagbrudd er et sted hvor mineraler utvinnes under åpen himmel, i motsetning til underjordiske gruver, og kan derfor overvåkes både via satellitter og droner.

En helhetlig og trygg tilnærming

Forskerne vil kombinere droneteknologi, ulike sensor- og kameranyttelast, databehandling og visualiseringsmetoder. De mener dette er nøkkelen til en helhetlig og sikker tilnærming til gruvedrift og miljøstyring.

– Vi skal utvikle bedre kart og teknikker for å identifisere og kartlegge potensielle områder med råstoff og innhente data som kan gi en bedre oversikt over gruveavfall. Hvis vi lykkes, vil dette være revolusjonerende, og føre til nye verdier for gruveoperatører, sier Buckley.

NORCE sin vitenskapelige rolle er å oppnå mer pålitelige resultater raskere ved å bruke droner, automatiseringssystemer, visualisering og 3D-modellering.

Dronene skal ha avanserte sensorer og hyperspektrale kameraer. De kan fly lavt og avbilde de bratte steinbruddene. Å kunne motta data på bakken fra dronene i sanntid vil gjøre det enklere å dirigere operasjoner og få resultater til beslutningstakere raskere.

Satellittene dekker et mye større område, og overvåker ovenfra og rett ned. De kan kartlegge større områder over lengre tid.

– Vi ser for oss at i fremtiden vil denne teknologien brukes av gruveselskaper over hele verden, og bli en standard for å gi raske oppdateringer for å forbedre administrasjon og gruveplanlegging, sier Buckley.

Flere gruveinteressenter fra EU og Australia vil være involvert i prosjektet gjennom prosjektpartnerne og rådgivende styre. Kasusstudier vil være ved en bauksittgruve (aluminium) i Hellas, avfallsplasser for kobber-gullgruve på Kypros, og flere gruver for kobber, gull og sjeldne jordelementer i Australia.