سنگ‌های اعماق اقیانوس خودبه‌خود آتش می‌گیرند؛ کشف نگران‌کننده‌ای که معدن‌کاری زیرآبی را تهدید می‌کند!
به گزارش تیترستان؛ پژوهشگران سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS) در مطالعه‌ای تازه دریافته‌اند که برخی سنگ‌های غنی از سولفید فلزات که از کف اقیانوس استخراج می‌شوند، پس از خروج از آب و تماس با هوا ممکن است داغ شوند و حتی خودبه‌خود آتش بگیرند. این پدیده که در جریان آزمایش ۵۷ نمونه سنگ از منطقه هیدروترمال «فرورفتگی اسکانابا» در سواحل غربی ایالات متحده مشاهده شده، می‌تواند برای صنعت معدن‌کاری در اعماق دریا که هنوز به مرحله بهره‌برداری تجاری گسترده نرسیده است، چالش‌های ایمنی تازه‌ای ایجاد کند. به گفته پژوهشگران، پیش از استخراج گسترده ذخایر سولفیدی از بستر دریا، لازم است این خطر بالقوه بهتر شناخته و بررسی شود. این یافته‌ها در نشریه Scientific Reports منتشر شده و نشان می‌دهد که سنگ‌های حاوی مارکازیت نانوکریستالی، گونه‌ای سولفید آهن، در مجاورت اکسیژن ناپایدار هستند و می‌توانند واکنش‌های گرمازا را آغاز کنند.
آزمایش‌های میدانی و کشف آتش‌گرفتن خودبه‌خودی
پژوهشگران با کمک یک وسیله نقلیه کنترل از راه دور، ۵۷ نمونه سنگ غنی از سولفید فلزات را از چهار نقطه مختلف در منطقه هیدروترمال فرورفتگی اسکانابا جمع‌آوری کردند. این عارضه زمین‌شناختی که در بخش جنوبی پشته گوردا و در سواحل غربی ایالات متحده قرار دارد، به دلیل فعالیت‌های گرمابی، ذخایری غنی از فلزاتی مانند روی، مس و آهن را در خود جای داده است. پس از جمع‌آوری نمونه‌ها، پژوهشگران آنها را به آزمایشگاه منتقل کرده و با خرد کردن و خشک‌انجمادی آماده آزمایش کردند. هنگامی که سنگ‌ها در معرض هوا قرار گرفتند، دو نمونه به‌طور خودبه‌خود آتش گرفتند. این اتفاق غیرمنتظره نشان داد که برخی از این سنگ‌ها پتانسیل بالایی برای احتراق دارند و باید به عنوان یک خطر جدی در عملیات معدن‌کاری در نظر گرفته شوند. پژوهشگران برای بررسی علت این پدیده، واکنش نمونه‌ها را در دماهای مختلف مورد آزمایش قرار دادند و ترکیب شیمیایی و کانی‌شناسی سنگ‌های مستعد احتراق را با سایر نمونه‌ها مقایسه کردند.
بر اساس یافته‌های این مطالعه، بخش عمده سنگ‌های مشتعل‌شده از مارکازیت نانوکریستالی تشکیل شده‌اند؛ گونه‌ای از سولفید آهن که به نظر می‌رسد در مجاورت اکسیژن ناپایدار است. حرارت و نیروهای فیزیکی ناشی از خردشدن، شکستن و آسیاب‌کردن سنگ‌ها می‌تواند انرژی لازم برای آغاز اکسیداسیون را مهیا کند. این واکنش شیمیایی همچنین ممکن است دمای درونی سنگ‌ها را بالا ببرد و در شرایط مساعد، زمینه‌ساز احتراق آنها شود. به گفته پژوهشگران، این فرآیند می‌تواند در حین استخراج، حمل و نقل و فرآوری سنگ‌ها رخ دهد و خطر آتش‌سوزی در تأسیسات دریایی و ساحلی را افزایش دهد. آنها هشدار می‌دهند که با توجه به گسترش برنامه‌های معدن‌کاری در اعماق دریا، لازم است این خطر بالقوه در ارزیابی‌های ایمنی و زیست‌محیطی گنجانده شود.
پیامدهای بالقوه برای صنعت معدن‌کاری زیرآبی
اگرچه استخراج تجاری و گسترده از اعماق دریا هنوز آغاز نشده است، یافته‌های اخیر اهمیتی حیاتی دارد و آزمایش فناوری‌های لازم نیز همچنان در جریان است. هم‌زمان، سازمان بستر آب‌های بین‌المللی (ISA) نیز ۳۱ قرارداد اکتشاف را برای استخراج مواد معدنی سولفیدی در دو منطقه صادر کرده است: پشته میانی اقیانوس اطلس شمالی و پشته جنوب غربی اقیانوس هند. البته هنوز مشخص نیست چه تعداد از سنگ‌های استخراج‌شده از بستر دریا مستعد احتراق هستند و نمی‌توان خطر را به همه سنگ‌های سولفیدی تعمیم داد. با این حال، پژوهشگران هشدار می‌دهند که این احتمال باید در ارزیابی خطرهای ایمنی معدن‌کاری دریایی در نظر گرفته شود و حتی ممکن است تدوین مقررات ایمنی تازه را در پی داشته باشد. آنها تأکید می‌کنند که بی‌توجهی به این پدیده می‌تواند به حوادث جبران‌ناپذیری منجر شود که اعتماد عمومی به این صنعت نوپا را خدشه‌دار کند.
براساس بیانیه سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، استخراج ذخایر عظیم سولفیدی از اعماق آب باعث می‌شود سنگ‌های انتقال‌یافته به سطح، در شرایطی کاملاً متفاوت با بستر دریا قرار گیرند و با عواملی مثل اکسیژن و نوسانات دما، فشار و رطوبت مواجه شوند. این تغییرات محیطی می‌تواند بر نحوه واکنش‌پذیری کانی‌های سولفیدی و مقدار حرارت تولیدشده اثر بگذارد. به عنوان مثال، در بستر دریا، این سنگ‌ها در محیطی کم‌اکسیژن و با دمای پایین قرار دارند، اما پس از استخراج، در معرض هوای آزاد و دمای بالاتر قرار می‌گیرند که می‌تواند واکنش‌های شیمیایی را تسریع کند. پژوهشگران خواستار انجام مطالعات بیشتر برای تعیین دقیق محدوده این خطر و توسعه روش‌های ایمن‌تر برای استخراج و فرآوری سنگ‌های سولفیدی هستند.
زمینه‌های علمی و ضرورت تحقیقات آینده
پدیده آتش‌گرفتن خودبه‌خودی سنگ‌های سولفیدی در واقع ناشی از واکنش اکسیداسیون است که در آن سولفید آهن با اکسیژن ترکیب شده و گرمای زیادی آزاد می‌کند. در محیط طبیعی بستر دریا، این سنگ‌ها در تعادل با شرایط کم‌اکسیژن و دمای پایین قرار دارند و واکنش‌پذیری کمی نشان می‌دهند. اما هنگامی که از آب خارج می‌شوند، اکسیژن هوا به سرعت با سطح سنگ‌ها واکنش داده و اگر گرمای تولیدشده نتواند به اندازه کافی dissipated شود، دمای سنگ بالا رفته و ممکن است به نقطه اشتعال برسد. مارکازیت نانوکریستالی به دلیل داشتن سطح ویژه بالا و ساختار نانو، واکنش‌پذیری بیشتری نسبت به سایر اشکال سولفید آهن دارد. این ویژگی باعث می‌شود که حتی خرد شدن سنگ‌ها در حین استخراج، با افزایش سطح تماس، احتمال احتراق را افزایش دهد. پژوهشگران در این مطالعه نشان دادند که ترکیب شیمیایی و اندازه ذرات نقش کلیدی در تعیین پتانسیل احتراق دارند.
این یافته‌ها در حالی منتشر می‌شود که جامعه جهانی به دنبال توسعه پایدار منابع معدنی و کاهش وابستگی به منابع خشکی است. معدن‌کاری در اعماق دریا به عنوان یک گزینه جذاب برای تأمین فلزات مورد نیاز فناوری‌های سبز و انرژی‌های تجدیدپذیر مطرح شده است. با این حال، خطرات زیست‌محیطی و ایمنی متعددی از جمله تخریب اکوسیستم‌های دریایی، آزادسازی رسوبات سمی و حالا خطر آتش‌سوزی خودبه‌خودی، بر سر راه این صنعت قرار دارد. پژوهشگران تأکید می‌کنند که قبل از هرگونه توسعه گسترده، باید ارزیابی دقیق ریسک انجام شود و مقررات سختگیرانه‌ای برای حفاظت از کارگران و محیط زیست وضع گردد. آنها همچنین پیشنهاد می‌کنند که روش‌های جدیدی برای خنثی‌سازی یا کاهش واکنش‌پذیری سنگ‌های سولفیدی در حین استخراج و حمل و نقل توسعه یابد. به طور کلی، این مطالعه ضرورت تحقیقات بین‌رشته‌ای را برای درک کامل خطرات معدن‌کاری زیرآبی و ارائه راهکارهای ایمن نشان می‌دهد.
در حال بارگذاری نظرات...