Verlaten kolenmijnafvoer als belangrijke bron van CO2-uitstoot geïdentificeerd

Onderzoek onthult verborgen klimaatimpact van verlaten kolenmijnen

Al 250 jaar wordt er op industriële schaal steenkool gewonnen in Pennsylvania, VS. In 1830 gebruikte de stad Pittsburgh meer dan 400 ton van deze fossiele brandstof per dag. Het verbranden van al deze steenkool heeft bijgedragen aan klimaatverandering. Bovendien hebben niet-herstelde mijnen, vooral die welke voor 1977 opereerden, milieuschadelijke mijnafvoer gelekt. Maar dat is mogelijk niet het einde van hun erfenis.

In onderzoek gepresenteerd op GSA Connects 2025 in San Antonio, Texas, ontdekte Dr. Dorothy Vesper, een geochemicus aan de West Virginia University, dat deze verlaten mijnen een ander risico met zich meebrengen: voortdurende CO2-emissies van water dat decennia of zelfs eeuwen na het stoppen van de mijnbouw blijft lekken.

Verborgen klimaatimpact van mijnafvoer

In een studie uit 2016 ontdekten Vesper en haar collega’s dat het water dat uit slechts 140 van deze mijnen in Pennsylvania stroomt, jaarlijks evenveel CO2 aan de atmosfeer toevoegt als een kleine kolencentrale. Aangezien ambtenaren en wetenschappers niet weten hoeveel verlaten mijnen er in Pennsylvania zijn, laat staan elders, is de impact van deze mijnen een onopgelost en belangrijk onderdeel van het begrijpen van de bronnen van door mensen veroorzaakte klimaatverandering.

“We zouden graag een veel beter inzicht willen hebben in hoe groot” deze koolstofemissies zijn, zegt Vesper. “Een groot deel is gewoon niet eens bekend, waar de lozingen zich bevinden. En het is niet alleen in Appalachia. Het is overal in het land. Het is eigenlijk over de hele wereld, deze mijnwateren.”

Hoe zure mijnwater CO2 vrijlaat

Het mijnwater, beladen met zwavelzuur als bijproduct van de geologie van de kolen, breekt carbonaatgesteenten zoals kalksteen af die geassocieerd zijn met de koollagen. Een deel van dat gesteente bevat oude CO2 die opgesloten zat toen het gesteente miljoenen jaren geleden werd gevormd. Het zure water lost de carbonaatgesteenten op, waardoor carbonaat-ionen (CO3) vrijkomen die vervolgens worden omgezet in CO2 of andere vormen van koolstof in het water. Zodra de lozing de mijn verlaat en aan lucht wordt blootgesteld, kan elke aanwezige CO2 in het water “degasen” en in de atmosfeer worden vrijgegeven.

Voor Vespers werk waren de CO2-emissies van het de-gasseren van mijnafvoer nog niet uitgebreid gekwantificeerd. Een deel van het probleem is het enorme aantal verlaten mijnen en het feit dat ze niet goed zijn gecatalogiseerd. Vaak moesten Vesper en haar studenten door het bos trekken om een gerapporteerde mijn te meten en vonden ze geen spoor van de opening of bleek de lozing niet meer te stromen.

Meten van extreme CO2 met creatieve instrumenten

Een ander probleem is dat standaard veldinstrumenten geen extreem hoge concentraties CO2 kunnen meten, en Vesper heeft ontdekt dat sommige mijnafvoeren tot 1.000 keer meer CO2 bevatten dan normaal water. Om haar metingen te verrichten, moest Vesper zich wenden tot een onverwachte bron voor een meetinstrument. “Het komt eigenlijk uit de frisdrankenindustrie. Bottelarijen en brouwerijen hebben ze,” zegt Vesper. Het drankinstrument is “ontworpen om rond de brouwerijvloer te worden gedragen en verbinding te maken met deze enorme vaten. Het is dus echt draagbaar en kan heel hoge CO2-niveaus aan.”

Met een gespecialiseerd instrument in de hand, spoor Vesper, samen met haar studenten en medewerkers, oude mijnen op om de CO2 te meten die via waterafvoer wordt afgevoerd. De resultaten van sommige mijnen waren vergelijkbaar met de CO2 die vrijkomt uit hydrothermale bronnen en veel hoger dan water dat uit typische natuurlijke kalksteengrotten stroomt. Bovendien varieerde de hoeveelheid CO2 op elke locatie in de loop van de tijd, afhankelijk van de hydrologische omstandigheden rond de mijn.

Toekomstig onderzoek en mogelijkheden voor sanering

In de toekomst hoopt Vesper meer mijnen gedurende langere perioden en onder verschillende omstandigheden te meten, methaan aan haar analyses toe te voegen en te onderzoeken hoe verschillende saneringstechnieken de CO2-uitstoot naar de atmosfeer kunnen voorkomen en zo bijdragen aan het bestrijden van klimaatverandering. “Ik denk dat zelfs kleine aanpassingen in het ontwerp van saneringen een verschil kunnen maken, zoals het ondergronds houden van de lozing in leidingen en het introduceren in behandelingsmoerassen vanuit de ondergrond,” zegt Vesper. “Dan is alles goed. Het zal niet zo gemakkelijk in de omgeving de gasvormige CO2 vrijgeven.”