MADENCİLİĞİN GELECEĞİ DAHA DERİN, DAHA KARANLIK VE DAHA RİSKLİ

MADENCİLİĞİN GELECEĞİ
DAHA DERİN, DAHA KARANLIK VE DAHA RİSKLİ

Madencilik şirketleri Dünya’nın daha da derinlerine indikçe, yapay zekadan metal yiyen mikroplara kadar yeni araçlar yol gösterecek.

Gelecek yıllarda, metal madenciliğinin daha kolay yapıldığı yüzeydeki metal yatakları tükendikçe, temiz enerji geçişini sağlayacak metal yataklarının arayışı madencileri daha da derinlere zorlayacak. Bu durum madencileri daha derin, daha uzak ve politik olarak dengesiz yerlere, derin deniz tabanına ve hatta belki de Dünya’nın sınırlarının tamamen ötesine, aya ve Dünya’ya yakın asteroitlere ve kuyruklu yıldızlarda arayışlara zorlayacak.

Teknik olarak mümkün olan yerlerde, metal açısından zengin cevherlere erişmek için Dünya’nın kabuğunun daha da derinlerine inilecek. Dünyanın en büyük açık ocak madenlerinin çoğu – kuzey Şili’deki Chuquicamata, Utah’taki Bingham Kanyonu ve batı Yeni Gine’deki Grasberg – güvenli bir şekilde gidebildikleri kadar derine indi. Bir kilometre derinliğin (0,6 mil) ötesinde, açık bir çukurun eğimleri giderek daha dengesiz hale gelebilir. Metal yataklarının derinliklerine inmek için madenciler artık yeraltı madenciliğine daha fazla yöneliyor.

Dünyadaki başka hiçbir madencilik operasyonu, Johannesburg’un yaklaşık 40 mil güneybatısında, dünyanın en derin olan Güney Afrika’nın Mponeng altın madeni ile karşılaştırılamaz. Neredeyse 2,5 mil derinliğe kadar madencilik (uçtan uca yığılmış yaklaşık 10 Empire State Binasına eşdeğer) binlerce işçi, New Orleans’tan daha fazla yıllık enerji tüketen bir operasyonda 236 mil yeraltı tüneli bulunuyor. Yerin derinliklerine inildikçe madencilik, mühendisleri potansiyel olarak değişik durumlar, zorlu uğraşılar, yüksek sıcaklıklar, kaya sıkışmaları, gaz patlamaları ve kayaların büyük derinliklerde patlatılması ve çıkarılmasından kaynaklanan çok sayıda başka tehlike ile karşı karşıya bırakacak.

Güney Afrika’nın en büyük altın madenciliği şirketi Harmony Gold, garip bir istisna dışında neredeyse hiçbir şeyin kendi başına hayatta kalamayacağı bir ortamda faaliyet gösteriyor. Bilim adamları, Mponeng’de 2.800 m. derinliğindeki kırıklarda toplanan sudan DNA topladılar ve bu ortamda bazı mikroorganizmanın yaşayabildiğini tespit ettiler. Candidatus Desulforudis audaxviator ”ekstremofil” olarak bilinen ve görünüşte imkansız koşullar altında hayatta kalabilen bir organizma. Örneğin sürekli karanlık ve aşırı sıcak bu ortamda ihtiyaç duyduğu her şeyi kendisi sağlayarak bağımsız bir yaşam sürdürebiliyor.

Harmony Gold şirketi aynı derinliklerde insanların hayatta kalması ve çalışabilmesi için, günde 6.000 ton buz üretiyor, buzlu bir sulu kar oluşturmak için tuzla karıştırıyor ve soğutma havasını dolaştırmak için fanlar kullanarak madenden geçiriyor. Her gün yaklaşık 6.500 ton kaya patlatılıyor (New York’un metro sistemiyle karşılaştırılabilir bir faaliyet) ve bu yeraltı labirentinden çıkarılıyor.

Ayda en az 600 kez, sismik bir olayın madende yaşandığı belirtiliyor. Bazen depremler kaya patlamalarına neden oluyor, kaya bir maden boşluğuna patladığında ve ölümcül bir pürüzlü kaya püskürtülerek insanların ölümüne neden oluyor. Bazen de bir sarsıntı, çöküş için kullanılan terim olan “toprak düşmesine” neden olabiliyor. Bazı kaya patlamaları o kadar güçlü oluyor ki, sismik sarsıntıyı tespit eden diğer ülkeler Güney Afrika’nın nükleer bomba denemesi yaptığından şüphelenmişti.

İnsanoğlunun ne kadar derinlere inebileceği konusunda bazı sınırlar var. Dünya’nın kabuğu, karanın altında 50 km. ve deniz tabanının 10 km altında kadar uzanıyor. Oklahoma’daki petrol sondajcıları tarafından kazılan 1972 tarihli bir keşif deliği yaklaşık 10 km. derinliğe indi ve yüzeydeki atmosferik basınçtan yaklaşık 2.000 kat daha büyük bir basınçla karşılaştı. 250 0C erimiş kükürt birikintisi matkap ucunu tahrip ettiğinde iş durduruldu.

Derinlik rekoru, Rus Kuzey Kutbu’ndaki Kola Yarımadası’na 12,6 km. sondaj yapan Sovyet döneminden kalma bir bilimsel deney olan Kola Superdeep Borehole’a kadar gidiyor. Sondajı durduran bir dizi faktör vardı: fon eksikliği, beklenenden çok daha yüksek sıcaklıklar (175 0C’ın üzerinde) ve Dünya’nın yoğunluğunda şaşırtıcı bir azalma, bu da ısıyla birleştiğinde kayanın daha çok plastik gibi davranmasına neden oldu ve sondajı neredeyse imkansız hale getirdi.

Bugün ABD bakır talebinin yüzde 25’ini karşılayabilecek büyük bir yeraltı madeni olan Arizona’daki Resolution projesi, Rio Tinto ve ortağı BHP’nin, sıcaklıkların 8 derece Fahrenheit’in üzerine çıktığı 2 km. daha derin derinliklerde madencilik yapmak için 175 milyar dolara kadar harcamayı planlıyor.

Zorunlu olarak, yeraltı madenciliği, patlayıcılardan otonom araçların hareketine kadar her şeyi izleyen on binlerce elektronik sensör ve analitik motorlarla büyük ölçüde otomatikleştirilecek. Ancak bu “geleceğin madeni”, ezici derinliklerden daha büyük zorluklarla yüzleşmek zorunda. Projeye, atalarının toprakları canavar bakır yatağına dokunan San Carlos Apaçi Kabilesi de dahil olmak üzere Arizona’nın yerli gruplarının çoğunluğu karşı çıkıyor.

Yeni teknolojilerin yardımıyla daha derin ve daha riskli yerlerde madencilik yaptıkça, madenlerimiz giderek daha fazla insandan yoksun hale gelecek. 2030’ların ortalarına gelindiğinde, teknoloji insan emeğinin neredeyse üçte birinin yerini alacak kadar gelişmiş olabilir. Madencilik, sürücüsüz kamyonlar ve makineler ve otonom ekipmanın zaman içinde performansını kademeli olarak iyileştirmesini sağlayacak yapay zekanın (AI) ve makine öğreniminin yükselişi sayesinde zaten otomatik hale gelme yolunda ilerliyor.

Bu geçişi gerçekleştirirken, geleceğin madenleri, bir zamanlar insanlar tarafından yapılan görevleri yerine getirmek için “sürüler” kavramını giderek daha fazla kullanacak. Çok sayıda küçük robotun, sürücüsüz kamyonların, metal emici tesislerin stantlarının ve hatta insanların doğrudan eli olmadan madencilik yapan bakterilerin olduğunu hayal edin. İster okyanus tabanında ister işçiler için çok sıcak olan derin kabuklu madenlerde olsun, küçük makine sürüleri bir karınca kolonisi ile aynı örgütlenme prensibine göre konuşlandırılabilir.

Karıncalar yiyecek aramak için yuvalarından ayrıldıklarında, diğer karıncaların takip edeceği küçük koku partikülleri bırakırlar. Karınca kolonisindeki diğer bireyler, bırakılan bu ipuçlarını alır ve bu da onlara bir sonraki adımda ne yapacakları konusunda net bilgiler sunar. Bu organizasyon sistemi, deneylerde, büyük bir madenin en büyük harcama kalemlerinden biri olan enerji harcamaları konusunda ve spiral şev yolları ile dizayn edilmiş ve otonom kamyonlarla cevher taşıma işlemlerinde de uygulanmaya başlanmıştır.

Cevher taşımak için küçük bir ev büyüklüğünde kamyon filosu kullanmak yerine, bir şirket, filo olarak çalışan nispeten küçük sürücüsüz kamyonlardan oluşan çok daha büyük bir filo kullanabilir. Kamyonlar birbirleriyle radyo sinyali ile iletişim kurar, ancak sistem temel olarak kendi başına çalışır ve ortamdaki değişikliklere tepki verir. British Columbia Üniversitesi’nde madenciliğin geleceğine odaklanan bir madencilik profesörü olan Scott Dunbar, “Sürü fikrinde lider yok” diyor. “Sürünün üyeleri ipuçları üzerinde çalışıyor. Bir kamyon ölürse, ölür. O kadar çok var ki, önemli değil.”

Bu kavram bitkiler ve bakteriler için de geçerli olabilir. Bazı bitki ve ağaç türleri, düşük dereceli yüzey cevherleri veya metalle kirlenmiş topraklar üzerine toplu olarak ekilebilir, burada dokularında ve özlerinde metal biriktirirler ve biyo-cevher denilen şeyi üretmek için güneş enerjisinden etkili bir şekilde yararlanırlar. Bu tür “parasal getiri için kırpma”, platin grubu metallere (platin, paladyum ve rutenyum dahil), altın ve nikele başarıyla uygulanmıştır. İkincisi, Pycnandra acuminata adlı bir ağacın o kadar çok metal emebileceği Yeni Kaledonya’da da dahil olmak üzere, kabuk reçinesi dörtte bir nikel içerir.

Pek çok biyo-cevher neredeyse kükürtsüz olmakla kalmaz, aynı zamanda bir prosesin eritme işlemlerinin geleneksel cevherlerden daha az enerji gerektirir. Böyle bir çevre dostu yaklaşım, cevher kütlelerini çevreleyen düşük dereceli topraklardan yararlanmak ve atıklardan ve mayınla kirlenmiş topraklardan arsenik, kadmiyum ve selenyum gibi toksik elementleri çıkarmak için büyük bir potansiyele sahiptir.

Bazı bakteriler, enerji ve yiyecek elde etmek için cevheri parçalayabilir, bakır gibi toplanabilen ve işlenebilen metalleri salgılayabilir. (On yıldan fazla bir süredir bu tür bakteri liçi Şili’deki Escondida bakır madeninde kullanılmaktadır.) Bakteriyel liç yavaş bir süreç olmaya devam ediyor. Ancak büyük bir madencilik bilgi merkezi olan British Columbia Üniversitesi’nde mineral mikrobiyom olarak bilinen şeyi deşifre etmek için çalışmalar devam ediyor. Değerli cevherlerle doğal olarak bir arada bulunan mikroorganizmaları daha iyi anlayarak önemli gelişmelerin yakın zamanda kaydedilebileceği belirtiliyor.

Bu teknolojilerde gezinmek, giderek artan bir şekilde özel teknolojik eğitime sahip işçiler gerektirecek ve özellikle Güney Yarımküre’de madencilik bölgelerinde yaşayan birçok kişi için iyi çalışmaları erişilemez hale getirecektir. Madencilik bölgelerindeki toplulukların tarihsel olarak sosyal ve çevresel etkilerin kabulünü haklı çıkarmak için kullandıkları nispeten kazançlı, düşük vasıflı işler ortadan kalkacaktır. Büyük bir nakliye kamyonu sürme işi gibi – tehlikeli, monoton ve nispeten iyi ücretli bir meslek.
Madencilik şirketleri, sağlık ve güvenlik için bir nimet olarak artan otomasyonu teşvik edecek, çünkü maden sahalarında zarar görecek daha az insan olacak. Ancak teknoloji geçmişin önemsiz işlerinin yerini aldıkça, bu şirketlerin madencilik bölgelerinde alternatif tazminat biçimleri ve yöre halkı ile barışık bir madencilik yapmaları amacıyla ciddi harcamalar yapmaları gerekecek.

Nadir AVŞAROĞLU
Maden Mühendisi
Aralık – 2023

NOT : Makale UNDARK adlı internet sitesinde yayınlanmış ve Türkçeye çevrilmiştir.