سدهای باطله، چالش روز صنایع معدنی دنیا – بخش اول


پرستو مرادی- پایش معدن هوشمند

محصول جانبی استخراج و فرآوری هر تن ماده معدنی، چندین تن باطله است که در سدهای باطله ذخیره می‌شوند. علاوه بر چالش‌های زیست محیطی حضور سدهای باطله، امروزه خطر نشت و شکست سدهای باطله، جوامع جهانی را نگران کرده است. چالشی که در سال ۲۰۱۹ شرکت معدنی بزرگ واله برزیل را به ورطه تلخی کشاند. کشته شدن حدود ۲۷۰ نفر در اثر شکست یک سد باطله واله در برزیل جامعه جهانی را واداشت که ارزیابی عمیق‌تری روی سدهای باطله معادن داشته باشند و این خطر را در همه جای دنیا بسنجند. در گزارش نخست مروری خواهیم داشت بر بررسی اولیه سدهای باطله جهان و انواع معماری‌ ساخت آن‌ها.

برزیل زنگ هشدار را به صدا درآورد

متاسفانه در ژانویه ۲۰۱۹ حدود ۲۷۰ نفر در برزیل در زمان شکست سد باطله متعلق به شرکت معدنی واله جان خود را از دست دادند. طی این حادثه سیلی از گل و پسماندهای معدنی خسارت شدیدی به مزارع، خانه‌ها و جوامع اطراف در نزدیکی شهر کوچک ویلا فرتکو[۱] وارد کرد (شکل ۱). فیلم نحوه وقوع این حادثه و تبعات منفی آن برای شرکت واله را در گزارش «به نام شرکت واله به کام غول‌های معدنی جهان» می‌توانید مشاهده کنید.

شکل ۱. ریزش سد باطله شرکت معدنی واله برزیل در ژانویه سال ۲۰۱۹

سپس در پی این اتفاق تلخ تا ماه اکتبر سال گذشته ۵۴ سد برزیل به‌دلیل عدم تایید وضعیت پایداری آن‌ها تعطیل شدند. در ادامه شرکت واله نیز زنگ هشداری را به صدا در آورد که طی آن اعلام شد سطح خطر سه سد دیگر آن افزایش یافته است. این خبر برای این غول معدنی خوشایند نبود و افت سهام این شرکت را به‌دنبال داشت و از طرف دیگر سهام رقبای آن را با افزایش مواجه کرد. سهام فورتسکیو متال[۲] نیز به‌عنوان چهارمین معدنکار سنگ آهنی دنیا همین روند افزایشی را طی کرد. اما جدای این جدال‌های بازار بورس شرکت‌های معدنی بزرگ جهان، مسئله مهم‌تر، تعیین سطح‌بندی میزان خطر سدهای باطله در سراسر جهان بود، چیزی که جوامع محلی آن را مطالبه کردند. از این‌رو کلیسای انگلیس وارد این چالش شد.

شرکت‌های معدنی وضعیت سدهایشان را اعلام کنند

کلیسای انگلیس از طریق حقوق بازنشستگی روحانی‌های بازنشسته خود در شرکت‌های معدنی سرمایه‌گذاری کرد. در پی تراژدی واله، كلیسا و سایر صندوق‌ها با سرمایه‌گذاری به ارزش حدود ۱۴ تریلیون دلار اطلاعاتی را از شركت‌های معدنی در خصوص سدهای باطله‌شان، سدهایی حاوی پشته‌های انباشته شده‌ای از پسماندهای مایع یا جامد معدنی، درخواست كردند. در این راستا، تنها برخی از شرکت‌های معدنی داده‌های خود را منتشر کردند، البته  لازم به‌ذکر است که داده‌های شرکت‌ها به طور مستقل تأیید نشده است.

ارزیابی‌ و مرور اطلاعات افشاگری شرکت‌ها در خصوص سدهای باطله‌شان نشان داد که حداقل ۱۶۶ سد باطله در گذشته با مشکل پایداری مواجه بوده‌اند. البته بیشتر معدنکاران چینی و هندی اطلاعاتی را ارائه ندادند که این امر منجر به ایجاد یک شکاف قابل توجه در ایجاد تصویر جهانی از وضعیت خطرهای ایمنی سدهای باطله و ممانعت از رخ دادن فاجعه دیگر شد.

با این‌حال این درخواست نقطه شروع بود و کلیسای انگلیس و شرکای سرمایه‌گذار آن بیان کردند که برنامه‌ای دارند که طبق آن از معدنکاران خواسته شود داده‌های خود را به‌طور منظم به‌روز کنند و این به‌روزرسانی‌ها را به‌صورت عمومی منتشر سازند. داده‌هایی که تاکنون نشان می‌دهد بیش از یک سوم سدهای باطله جهان در وضعیت پر خطر قرار دارند، به‌طوری‌که آسیب فاجعه‌‌آوری در صورت ریزش به جوامع اطراف و مستقر در نزدیکی خود وارد خواهند کرد. بیشتر این سدهای باطله پر خطر در طی یک دهه گذشته ساخته شده‌اند و بیشترین تعداد آنها در آفریقا جنوبی قرار دارند و مهندسان روش طراحی آنها را ناامن می‌دانند.

در قدم بعد این اطلاعات توسط رویترز بر اساس پاسخ‌های عمومی منتشر شده در وب‌سایت‌های شرکت‌های معدنی در سه ماه گذشته در طی درخواست ارسالی کلیسا از ۷۲۶ شرکت معدنکاری در سراسر جهان گردآوری شد. البته این اطلاعات گردآوری شده تنها بر اساس پاسخ‌های کمتر از نصف این تعداد یاد شده است، چرا که بیش از نیمی از آن‌ها پاسخی نداده و اطلاعاتی در خصوص سدهای باطله خود در وب‌سایت خود منتشر نکردند. طبق گفته کلیسا نیز یک چهارم شرکت‌کننده‌ها بیان کرده‌اند که فاقد تسهیلات سد باطله بوده و ۳۸ شرکت نیز زمان بیشتری را تفاضا کرده یا هنوز پاسخ‌های خود را علنی نکرده‌اند. به‌طور کل داده‌های گردآوری شده رویترز نشان‌دهنده افشای اطلاعات ۸۹ شرکت با معادنی در ۶۰ کشور است.

زمان رشد پرشتاب سدهای باطله در تاریخ دو قرن اخیر آشکار شد

قرن نوزدهم، دهه ۱۸۱۰ میلادی بود که اولین سدهای باطله در این دهه در ژاپن و فرانسه ساخته شد. بیشتر بخش ماده معدنی استخراج شده، باطله‌ای است که با آب اشباع شده و این ترکیب  در پشت سدهای باطله ذخیره شده و به‌مرور زمان حجم آن افزایش می‌یابد.

پس از آن سدهای امریکایی ساخته شدند. براساس داده‌های گزارش ‌شده سال ۱۸۸۱ میلادی یک سد باطله در آریزونا ساخته شد و ایالات‌متحده سومین کشور در سرمایه‌گذاری برای ذخیره کردن پسماندهای معدنی شناخته شد. در حال حاضر نیز تمامی سدهای ساخته‌شده در قرن نوزدهم بسته یا غیرفعال هستند.

قرن بیستم که آغاز شد، تعداد سدهای باطله به‌ویژه در کشورهای ژاپن، کانادا و ایالات متحده امریکا رشد کردند و پس از جنگ جهانی دوم، ساخت این سدها شتاب گرفت. به‌طوری‌که حداقل ۴۳ سد بین دهه‌های ۱۹۴۰ تا ۱۹۶۰ افتتاح شد. بر اساس این گزارش‌ها، اولین سد باطله در استرالیا نیز در دهه ۱۹۵۰ ساخته شد.

هر چه جهان به انتهای قرن بیستم نزدیک شد، امریکای جنوبی با شتاب زیادی در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ به این عرصه پا گذاشت، به‌طوری‌که ۷۸ سد باطله در برزیل، پرو، بولیوی و دیگر کشورهای امریکای جنوبی ساخته شد. این در حالی است که پیش از دهه ۱۹۷۰ تنها ۱۰ سد باطله در این قاره ساخته شده بود.

از رشد پرشتاب قرن بیستم که بگذریم با شروع قرن بیست‌ویکم، دهه ۲۰۱۰ گوی سبقت را ربود. چرا که بیش از ۳۲۰ سد باطله در ۱۰ سال اخیر، بیشتر از هر دهه گذشته دیگری افتتاح شد (شکل ۲).

شکل ۲. روند افزایش تعداد سدهای باطله در جهان طی سه قرن اخیر

در نهایت می‌توان گفت که بیش از ۱۷۰۰ سد باطله در سراسر جهان وجود دارد که البته این تنها مواردی است که به کلیسای انگلیس گزارش شده و مشخص نیست که در مجموع تعداد آن‌ها چقدر است.

گرچه سدهای متعددی ساخته شده و امروزه سنسورهای لرزه‌ای و دیگر سنسورها برای پایش توسعه یافته‌اند و تجهیزات جدید بکارگرفته می‌شود، اما با این‌حال فناوری ساخت چنین سدهایی در قرن اخیر تغییر اندکی داشته است. در سال ۱۹۱۴ سد باطله ماروکوچا[۳]امریکایی پن[۴]در ماروکوچای پرو افتتاح شد که قدیمی‌ترین سد فعال گزارش شده به کلیسا است (شکل ۳). ۲۳ سد نیز تاکنون در سال ۲۰۱۹ افتتاح شده‌اند که از جمله آن‌ها معدن Hecla’s Midas در نوادا[۵] ایالات متحده امریکا است.

شکل ۳. تصویر ماهواره‌ای سد باطله ماروکوچای امریکا به‌عنوان قدیمی‌ترین سد باطله

معماری سد باطله تعیین‌کننده میزان خطر آن است

چهار روش مختلف برای ساختن سدهای ذخیره‌سازی باطله و پسماندهای باقی‌مانده از معدنکاری فلزات و دیگر مواد معدنی وجود دارد. نوع معماری سد باطله می‌تواند چگونگی پرخطر بودن یا کم خطر بودن سد را تعیین کند. دایک‌ها که بدنه سدهای باطله را تشکیل می‌دهند از باطله‌های متراکم شده یا سنگ‌های پسماند معدنی ساخته می‌شوند. اما سدها بر اساس ساخت به چهار نوع تقسیم می‌شوند:

۱. بالادست[۶]

این نوع روش ساخت سد به‌عنوان ارزان‌ترین روش شناخته شده و این سدهای مشکل‌آفرین‌ترین سدها به‌شمار می‌روند. چرا که آن‌ها زمانی که از آب اشباع شده، به‌شدت در برابر مایع شدن آسیب‌پذیر هستند. مخلوط مایع ساختار سد را از بین برده و پتانسیل فروپاشی آن را افزایش می‌دهد (شکل ۴).

شکل ۴. ساختار سد باطله بالادست

۲. پایین‌دست[۷]

برای به‌حداقل رساندن خطرهای فروپاشی، سدهای پایین‌دست با ذخیره نکردن باطله‌های مرطوب زیر دایک‌ها، ساختار پایدارتری ایجاد می‌کنند. اما با این‌حال، این روش گران‌ترین روش ساخت است، چرا که به منطقه بزرگ و مواد زیادی نیاز دارد (شکل ۵).

شکل ۵. ساختار سد باطله پایین‌دست

۳. مرکزی[۸]

روش مرکزی از نظر هزینه و حجم یک روش متوسط به‌شمار می‌آید. در این روش، دایک‌ها به‌طور متوالی با قرار دادن مصالح ساختمانی روی یکدیگر و شیب پایین‌دست دایک قبلی ایجاد می‌شوند. خطوط مرکزی نیز همزمان با ساخت سد به سمت بالا، منطبق می‌شوند (شکل ۶).

شکل ۶. ساختار سد باطله مرکزی

۴. انباشت خشک[۹]

باطله‌های انباشت خشک، آب پسماندهای معدنی را می‌مکند. بنابراین همانند یک خاک خشک می‌توان آن را به‌طور ایمن ذخیره کرد. اما این روش گران بوده و به معادن کوچک محدود می‌شود. با این‌حال این رویکرد پتانسیل خوبی در افزایش بازیافت آب در آب‌وهوای خشک را دارد و همچنین به میزان قابل‌توجهی اثرات ژئوتکنیکی سدهای حجیم ذخیره‌کننده باطله‌های تر را کاهش می‌دهد (شکل ۷ و ۸).

شکل ۷. ساختار سد باطله انباشت خشک
شکل ۸. سد باطله انباشت خشک معدن Polokwane آفریقا جنوبی

طبق گفته مهندسان و مشاوران صنعت معدن، سدهای بالادست ارزان‌ترین نوع سدهای باطله به‌شمار می‌روند و بزرگ‌ترین خطر فروپاشی را به‌همراه دارند. این خطر به‌این دلیل است که دیوار نگهدارنده سازه به جای اینکه در یک پایه محکم قرار گیرد، داخل باطله‌های ذخیره شده ساخته می‌شود. از آنجایی که سدهای  بالادست محبوب نبوده و در برزیل، شیلی و سایر کشورها غیرقانونی است، سدهای باطله پایین‌دست گسترش بیشتری پیدا کرده‌اند، چرا که گزینه ارزان‌تر بعدی هستند (شکل ۹).

شکل ۹. تعداد سدهای باطله بالادست و پایین‌دست در دو قرن اخیر

در گزارش تکمیلی آینده نیز دیگر معیار واقعی تعیین خطر یک سد باطله و وضیعت کنونی سدهای باطله جهان ارائه خواهد شد.

منابع مطالعاتی

  1. THE LOOMING RISK OF TAILINGS DAMS; Moira Warburton, Sam Hart, Júlia Ledur, Ernest Scheyder and Ally J. Levine; Reuters Graphics;2020. graphics.reuters.com.
  2. Brazil shuts 47 mining dams deemed unsafe; Cecilia Jamasmie; Markets Top Companies Latin America Iron Ore; mining.com .
  3. Tailings risk management still not up to standard – foundation; Marleny Arnoldi; CREAMER MEDIA ONLINE WRITER; 2020; m.miningweekly.com.

[۱] Villa Ferteco

[۲] Fortescue Metals

[۳] Morococha

[۴] Pan

[۵] Nevada

[۶] Upstream

[۷] Downstream Tailing Dam

[۸] Central Tailing Dam

[۹] Dry stacking