وقتی تودهای سنگ، تبدیل به یک «کارخانهی زنده» میشود!
مس، فلزی است که معمولاً با تصویر کورههای داغ، دودکشها و کارخانههای عظیم در ذهن مینشیند؛ اما یکی از تازهترین و جالبترین نوآوریهای صنعت مس، دقیقاً خلاف این تصویر حرکت میکند: تولید مسِ کاتدی با کمک میکروارگانیسمها، در تودههای سنگ(heap) و بدون مسیر کلاسیکِ کنسانترهسازی و ذوب. این ایده سالهاست در تئوریهای فنی وجود دارد، اما خبر مهم این است که اخیراً یک نمونهی «واقعاً عملیاتی» و قابل مشاهده برای مخاطب عمومی از راه رسیده است.
اوایل دسامبر ۲۰۲۵، شرکت Rio Tinto اعلام کرد که با فناوری اختصاصی خود تحت نام Nuton® توانسته در معدن Johnson Camp در ایالت آریزونای آمریکا، اولین کاتد مس را با تکیه بر bioleaching (زیستلیچینگ) تولید کند؛ مسی که ماه قبل از آن در همین سایت بهدست آمده و نقطهی عطفی برای انتقال یک مسیر پژوهشی چند دهساله به «نمایش صنعتی» محسوب میشود.
چرا این خبر، فقط یک «خبر شرکتی» نیست؟
مس، ستون فقرات برق رسانی و زیرساختهای انرژی است؛ و همزمان، بخش مهمی از چالشهای زیستمحیطی و هزینهای صنعت معدن هم به همین فلز گره خورده: کاهش عیارها، سختتر شدن کانیشناسی، محدودیت آب و انرژی، و فشار برای کاهش ردپای کربن. در چنین شرایطی، هر فناوریای که بتواند کانسنگهای سختفرآوری را با انرژی کمتر، آب کمتر و مسیر کوتاهتر به محصول تبدیل کند، بهسرعت از یک «پروژه» به یک «موج» تبدیل میشود.
مسئلهی کلیدی اینجاست: بسیاری از کانسنگهای سولفیدی (خصوصاً سولفیدهای اولیه) برای هیپلیچینگِ معمولی «سختلیچ» هستند و صنعت معمولاً برای آنها سراغ خردایش/آسیا، فلوتاسیون و سپس ذوب میرود. آن مسیر جواب میدهد، اما سنگین، پرهزینه و انرژیبر است. پس اگر بتوانید سولفیدها را در مقیاس صنعتی، در یک مدار هیدرومتالورژی و نزدیک معدن به کاتد تبدیل کنید، یعنی بخشی از گره تاریخیِ مس را دستکاری کردهاید.
زیستلیچینگ یعنی چه؟ (کمی علمی، اما ساده)
زیستلیچینگ در سادهترین بیان یعنی: کمک گرفتن از میکروبها برای حلکردن فلز از سنگ. این میکروارگانیسمها معمولاً در محیطهای بسیار اسیدی زندگی میکنند و با متابولیسم خود، واکنشهای اکسیداسیون را جلو میبرند؛ یا مستقیم روی سطح کانی اثر میگذارند یا (در حالت رایجتر) بهشکل غیرمستقیم، «عامل اکسیدکننده» را دائماً بازتولید میکنند. در بسیاری از سامانههای زیستلیچینگ، نقش محوری با اکسید/احیای آهن و تولید/چرخهی یون فریک (Fe³⁺) و همچنین تولید محیط اسیدی است؛ یعنی میکروبها کمک میکنند مادهی اکسیدکنندهای که برای حل شدن سولفیدها لازم است، مرتباً تازه شود.
در روایت رسمی Rio Tinto، فناوری Nuton بر میکروارگانیسمهای طبیعی تکیه دارد که در محل و در سامانههای اختصاصی رشد داده میشوند و سپس در مدار هیپلیچینگ به کار میآیند. ترجمهی عملی این جمله برای یک مدیر یا مخاطب عمومی این است: بهجای اینکه همهچیز را به دما و فشار و سوخت بسپاریم، بخشی از کار را به یک «کارخانهی زنده و میکروسکوپی» میسپاریم که در شرایط کنترلشده، واکنشهای شیمیایی را به نفع ما جلو میبرد.
چه چیزی در Johnson Camp «متفاوت» است؟
این پروژه فقط یک آزمایش کوچک آزمایشگاهی نیست. طبق اعلام Rio Tinto و همچنین اطلاعیهی Gunnison Copper، بستهی فناوری Nuton برای یک هیپلیچ پد اختصاصی طراحی و مستقر شده و هدفگذاری آن، تولید حدود ۳۰ هزار تن مس تصفیهشده در یک دورهی نمایشی چهار ساله است.
این عدد، از جنس اعداد «پایلوت رومیزی» نیست؛ یعنی پروژه بهطور جدی در حال آزمونِ ظرفیت صنعتی، پایداری، و قابلیت تکرارپذیری است.
از طرف دیگر، Rio Tinto روی بُعد محیطزیستی نیز تاکید کرده و گفته است که در این سایت، با خرید گواهیهای انرژی تجدیدپذیر تلاش میکند مصرف برق سایت را بهطور کامل با منابع تجدیدپذیر «همارز» کند؛ و همچنین عددی بهعنوان ردپای کربن معدن تا فلز (mine-to-metal) برای مس تولیدیِ این پروژه ارائه کرده که البته باید در عمل و در طول زمان راستیآزمایی شود.
حتی اگر کسی با احتیاط به اعداد نگاه کند، نفسِ این جهتگیری مهم است: نوآوریهای فرآوری، دیگر فقط با معیار «بازیابی» و «هزینه» سنجیده نمیشوند؛ معیار «کربن و انرژی» هم وارد متن ماجرا شده است.
چرا صنعت مس به چنین نوآوریهایی احتیاج دارد؟
۱) قابلاستفاده کردنِ عیارهای پایین و منابع جا مانده
هرچه عیار پایینتر میآید، هزینهی انرژی و سرمایه برای خردایش و تغلیظ بالا میرود. فناوریهایی از جنس هیپلیچینگ (بهویژه اگر بتوانند سولفیدها را بهتر باز کنند) میتوانند بخشی از این فشار را کم کنند؛یا دستکم به شرکتها اجازه دهند منابعی را که قبلاً اقتصادی نبودند دوباره روی میز بیاورند. همین که یک معدن قدیمی/براونفیلد با یک مسیر فرآوری جدید دوباره جان بگیرد، برای اقتصاد معدن پیام روشنی دارد.
۲) کوتاه کردن زنجیرهی تبدیل تا محصول نهایی
وقتی مسیر به سمت تولید کاتد در نزدیک معدن حرکت کند، بارِ لجستیک و وابستگی به حلقههای بالادست/میانی میتواند کمتر شود. این موضوع برای کشورهایی که به امنیت تأمین مس حساساند، یک مزیت ژئو-اقتصادی هم محسوب میشود
۳) میدانِ جدید رقابت: «شیمی + زیست + مهندسی فرایند»
زیستلیچینگ برخلاف ظاهر سادهاش، «رها کردن سنگ و آب و میکروب» نیست. طراحی هیپ، کنترل دبی محلول، نفوذپذیری توده، اکسیژنرسانی، دما، pH و پتانسیل اکسایش-کاهش، و مدیریت ناخالصیها همگی تعیینکنندهاند. بهبیان دیگر، معدنکاری مدرن دارد به سمت یک مهندسی سیستمهای پیچیده میرود؛ جایی که مرز معدن، کارخانه و آزمایشگاه کمرنگتر میشود.
اما سؤالهای سخت هنوز سر جایشان هستند!
هیچ نوآوری فرآوری، بدون «اما» نیست؛ خصوصاً وقتی پای سولفیدها وسط باشد. سرعت واکنشها، زمان ماند در هیپ، حساسیت میکروبها به شرایط محیطی، تغییرات کانیشناسی خوراک، و کنترل محلولهای اسیدی از چالشهای کلاسیکاند. خودِ ادبیات علمی هم تاکید میکند که زیستلیچینگ اگرچه از نظر انرژی و سرمایه میتواند جذاب باشد، اما از نظر زمان فرایند و کنترل عملیاتی، ظرافتهای جدی دارد.
به همین دلیل است که «نمایش چهار ساله» در Johnson Camp مهم است: چون قرار است پاسخ بدهد که آیا این مسیر، در برنامهی تولید واقعی و با نوسانهای طبیعی معدن، پایدار میماند یا نه.
آیندهی مس شاید کمتر داغ و بیشتر «زنده» باشد!
شاید جذابترین بخش این داستان همین باشد: مسی که نماد صنعت سنگین است، دارد مسیرهایی را تجربه میکند که ریشه در زیستشناسی و شیمی محیطی دارند. پروژهی Nuton در Johnson Camp نشان میدهد که «نوآوری در معدن» الزاماً به معنی ماشین بزرگتر یا حفاری سریعتر نیست؛ گاهی یعنی بازتعریف مسیر تبدیل سنگ به فلز؛ با ابزارهایی که تا دیروز بیشتر در آزمایشگاهها دیده میشدند.
اگر این مسیر موفق شود، یک پیام روشن برای صنعت مس دارد: بخشی از آیندهی تولید، ممکن است نه در کورههای پرحرارت، بلکه در هیپهایی شکل بگیرد که در ظاهر ساکتاند، اما در عمق خود یک شبکهی واکنش شیمیاییِ «زنده» را حمل میکنند. مهندسان مجرب مکعب سبز، همچون همیشه همسو با آخرین پژوهشها و با بهرهگیری از جدیدترین تکنولوژیها، در این صنعت گام برمیدارند.