Laag niveau van veelvoorkomende verontreinigingen, maar hoge concentraties van andere elementen in wateren rond verlaten lithium mijn

Luchtfoto van een voormalige lithium mijn westelijk van Charlotte, NC in de Piedmont-regio van North Carolina. Volgens een nieuwe studie is het onwaarschijnlijk dat lithiumerts en mijnafval van een historische lithium mijn de omringende wateren verontreinigen met veelvoorkomende verontreinigende stoffen zoals arseen en lood.

Echter, hoge niveaus van andere metalen—namelijk lithium, rubidium en cesium—komen voor in de wateren die geassocieerd zijn met de mijn. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Science of The Total Environment.

De nieuwe bevindingen, van een team onder leiding van Avner Vengosh, een onderscheiden professor in milieukwaliteit aan de Nicholas School of the Environment van Duke University, werpen licht op de mogelijke impact op de waterkwaliteit van historische lithiumwinning. Ze bieden ook basisgegevens voor toekomstige studies die onderzoeken hoe het heropenen van lithiummijnen in de N.C. Piedmont waarschijnlijk de waterkwaliteit van nabijgelegen drinkwatervoorraden zal beïnvloeden.

“De wereld vertrouwt steeds meer op lithium voor de overgang naar groene energie, maar eerdere studies over de milieueffecten van hardrock-lithiumwinning tonen gemengde resultaten,” aldus Vengosh. “Deze studie biedt nieuwe, belangrijke gegevens om de mogelijke milieueffecten te verduidelijken.”

Het gebied waar de Kings Mountain-mijn zich bevindt, was ooit de grootste lithiumproducerende regio ter wereld. Gelegen in een bosrijke, landelijke omgeving van de Piedmont, opende de mijn in de jaren vijftig en werd deze in de jaren tachtig verlaten, toen toegankelijkere lithiumafzettingen prospectors naar Zuid-Amerika trokken. Het lithium in Kings Mountain bestaat voornamelijk in granietachtige rots, bekend als pegmatiet, gebonden aan een groenachtige mineraal genaamd spodumene.

Voor hun studie verzamelden de onderzoekers monsters van pegmatiet en afvalstenen van in en rond de mijn, evenals monsters van staartafval—gemalen gesteente dat overblijft na de historische extractie van spodumene. Ze namen ook grondwatermonsters uit de mijn en oppervlaktewatermonsters van Kings Creek, dat uit de mijn stroomt. Monsters uit verschillende Piedmont-stromen verschaften basisgegevens over de waterkwaliteit.

De onderzoekers vermaalden de gesteentemonsters en mengden deze in een oplossing die was ontworpen om te testen hoe verschillende verontreinigingen in het omringende milieu kunnen komen. Deze laboratoriumexperimenten simuleren hoe verontreinigingen in de rotsen onder natuurlijke omstandigheden zouden kunnen uitlekken. De onderzoekers analyseerden vervolgens de oplossingen, evenals de monsters van oppervlaktewater en grondwater, op een breed scala aan metalen die vaak worden gebruikt om de waterkwaliteit te evalueren.

De uitlekexperimenten en geanalyseerde watermonsters toonden aan dat veelvoorkomende gereguleerde verontreinigingen—waaronder arseen, lood, koper en nikkel—niveaus vertoonden die onder de drinkwater- en ecologische normen van de Amerikaanse Environmental Protection Agency lagen.

“Het feit dat we deze giftige verontreinigingen niet zien, was op een bepaalde manier een opluchting, omdat het suggereert dat toekomstige lithiumexploratie in North Carolina geen grote negatieve effecten op de waterkwaliteit zal veroorzaken met betrekking tot deze elementen,” zei Vengosh.

Echter, het team vond hoge niveaus van andere metalen op de mijnlocatie in vergelijking met hun concentraties in de waterbronnen van de Piedmont. “We detecteerden verhoogde concentraties van lithium, wat te verwachten was, maar vonden ook rubidium en cesium op niveaus die je normaal niet in natuurlijke wateren ziet, en die niet federaal gereguleerd zijn,” zei eerste auteur Gordon Williams, een Ph.D. student in Vengosh’s laboratorium en de Divisie van Aarde- en Klimaatwetenschappen. “Een belangrijke vraag is dan ook hoe deze elementen de menselijke en milieugezondheid beïnvloeden.”

Uitlekexperimenten en bewijs uit watermonsters toonden ook aan dat de erfstukken van de lithiummijn geen milieuschadelijke zure afvloeiing bijdragen, die vaak geassocieerd wordt met andere mijnbouwoperaties, zoals kolenmijnen. In plaats daarvan leidde de interactie tussen de ertsen en afvalsteentjes en water tot tijdelijke alkalische, of basische, omstandigheden.

De studie heeft de effecten van actieve lithiumwinning en -verwerking op de waterkwaliteit niet behandeld, benadrukten de auteurs. “Het ontgraven en vergruizen van ertsen is slechts één aspect van lithiumwinning. Verwerking—wat een chemische behandeling vereist om lithium van spodumene te scheiden—kan extra chemicaliën omvatten die mogelijk de waterkwaliteit kunnen beïnvloeden,” waarschuwde Williams. “Wanneer de lithiumwinning in dit gebied weer toeneemt, kunnen de verwerkingsprocessen invloed hebben op de lokale waterbronnen die we niet hebben gemeten.”

De onderzoekers breiden hun studie nu uit door de kwaliteit van het drinkwater te beoordelen in een strook van lithiumrijke geologische gebieden in de Piedmont. Door privéputten en oppervlaktewater te monsteren, kunnen ze beter begrijpen welke impact lithiumwinning heeft op de waterkwaliteit in North Carolina.