Fremtidens mineralproduksjon

Økt mineralproduksjon er en forutsetning for det grønne skiftet og et bærekraftig samfunn. Samtidig er produksjon av mineralråstoffer energi- og arealkrevende og kan medføre en betydelig miljøbelastning. Utvinning av ikke-fornybare ressurser medfører dessuten et særskilt ansvar. En rekke forskningsutfordringer må løses for å bidra til at fremtidens mineralproduksjon blir så trygg, miljøvennlig og samfunnsøkonomisk som mulig.

Forskningsområdet omfatter samtlige produksjonsprosesser langs verdikjeden fra driftsplanlegging og uttak til oppredning og videreforedling gjennom mineralteknisk prosessering av mineralkonsentrater. Det bør utvikles nye konsepter for malmuttak med sikte på høy produktivitet, sikkert arbeidsmiljø og minimal miljøforstyrrelse. Dette inkluderer blant annet verktøy for stabilitetsanalyse, avansert teknologi for feltkartlegging og intelligent overvåkning. Fremtidens tilslagsproduksjon må ha økt fokus på alternative kilder, kortreist stein og knuseteknologi som gir lavere energiforbruk og mindre finstoff. Innen oppredning er det behov for mer energieffektiv fragmenteringsteknologi, bedre løsninger for prosessering av finkornede og komplekse malmer, mer effektive og miljøvennlig flotasjonskjemikalier, samt alternative konsepter for videreforedling av mineralkonsentrater.

I tillegg til det grunnleggende fokuset på teknologi og enhetsprosesser inkluderer dette også kompetanse og systemer for optimalisering på tvers av verdikjeden (geometallurgi), samt for vedlikehold, risikostyring, automasjon og digitalisering. Samtidig står miljøaspektene sentralt. Valg av spesifikke tekniske løsninger innen gruvedrift og oppredning har direkte og avgjørende betydning for belastningen på ytre miljø. Kompetansen innen mineralproduksjon, spesielt oppredning, er også en forutsetning for å kunne løse flere av forskningsutfordringene innen de strategiske forskningsområdene «Mineraler i sirkulær økonomi» og «Marine mineralressurser»

Mineraler i sirkulær økonomi

Global befolkningsvekst og økt grad av industrialisering gir et stadig voksende behov for mineralressurser. Økt utvinning av metaller med unike egenskaper er en også en forutsetning for å kunne gjennomføre det grønne skiftet. Produksjon og bruk av mineralråstoffer er ofte energi- og arealkrevende og kan medføre en betydelig miljøbelastning. Industriland i vesten har ofte mindre vekst i befolkning og infrastruktur, men har til gjengjeld gamle strukturer og produkter som krever fornying eller erstatning. Dette gir et økt potensial for å gjenvinne avfall for å redusere behovet for primære råstoffer og de negative miljøkonsekvenser relatert til primæruttak. Bærekraftig samfunnsutvikling forutsetter derfor at industriland bidrar til å redusere det globale ressursbehovet gjennom resirkulering og til miljøvennlig produksjon.

For å utvikle strategier for bærekraftig bruk av mineralressurser er det nødvendige å forstå kretsløpene for hver enkelt ressurs. Disse inkluderer uttak (gruvedrift), prosessering (oppredning), videreforedling (konsentratbehandling), produksjon og fabrikasjon av produkter, bruk av produkter, avfallshåndtering og gjenvinning («urban mining»). Dette krever kvantitativ systemanalyse for å forstå strømmer og lager av materialer og energi, samt modell- og scenarioutvikling for å analysere viktige utviklingsdrivere, forutse endringer i ressursbruk og ressurstilgang fra sekundære kilder og for evaluering av ulike strategier. Teknologiaspektet utgjør den andre hoveddelen av det strategiske forskningsområdet. Her står materialkarakterisering og partikkelteknologi sentralt. Forskningsområdet omfatter utvikling av tekniske løsninger for resirkulering og avgangsforbedring, utfordringer knyttet til bruk, håndtering og deponering av overskuddsmasser, samt utvikling av mineralbaserte renseløsninger. Forskning på disse områdene hviler tungt på kompetansen innen oppredning og prosessmineralogi, og på de unike fasilitetene ved Oppredningslaboratoriet.

Marine mineralressurser

Marine mineralressurser har de siste årene fått mye fokus internasjonalt og nasjonalt med store aktører, spesielt innenfor EU som satser på mineralutvinning til havs. Marine mineralressurser har et stort verdiskapingspotensial og representerer en betydelig kilde til strategisk viktige metaller. Mye av fokuset internasjonalt er rettet mot de store ressursene av polymetalliske mangannoduler som finnes i de store verdenshavene på havdyp mellom 4000 og 6000 meter, men det blir også stadig større fokus på seafloor massive sulphide (SMS) -forekomster knyttet til undersjøiske hydrotermale skorsteiner. Sistnevnte kategori er spesielt interessant sett med norske øyne.

Forskningsområdet omfatter verdikjeden knyttet til utvinning av marine mineralforekomster. Dette inkluderer leting etter karakterisering av marine mineralforekomster og samtlige produksjonsprosesser langs verdikjeden fra driftsplanlegging og uttak til oppredning og videreforedling gjennom mineralteknisk prosessering av mineralkonsentrater. Her vil mange av problemstillingene være nært knyttet opp mot forskingsområdene «geologiske råstoffer for neste generasjon» og «fremtidens mineralproduksjon», men det vil være spesielle utordringer knyttet til faktum at aktivitetene skal være knyttet til aktiviteter i utfordrende eller ekstremt miljø (forekomster langt til havs, i et arktisk klima eller på store havdyp). Dette vil kreve utvikling av ny teknologi, blant annet med hensyn på forseparering på havbunnen og transport av malm til overflaten. Kompetanse innenfor vedlikehold, risikostyring, automasjon og digitalisering vil også stå sentralt. I tillegg må det fokuseres på miljøaspektene ved utvinning av marine mineralressurser. Det foreligger kun svært begrenset kunnskap om den forventede effekten på økosystem og fysisk miljø.