Hvordan planter kan hjælpe med at rense oliesandsdamme

For hver tønde bitumen udvundet i Alberta, der produceres ca. 1,5 tønder ikke-genanvendeligt afgangsvolumen. Alene i 2019 anslået 1,5 millioner tønder tailings blev produceret, hvilket ville tage fem til 10 år at rydde op og vende tilbage til landskabet.

Fra 2017, mere end 1,2 milliarder kubikmeter væskeaffald er samlet i den nordlige Alberta boreale skovregion, nok til at begrave hele provinsen under mere end 1,8 meter flydende affaldsmateriale.

Affald repræsenterer det største ansvar for oliesand. En undersøgelse foretaget af Alberta Energy Regulator anslår, at de samlede oprydningsomkostninger for oliesands minedriftsfaciliteter er omkring $ 130 milliarder, og kritikere har udtrykt bekymring over, at en økonomisk nedtur kunne se disse omkostninger falde på skatteydernes skuldre.

Alligevel er oliesandsoperatører fortsat forpligtet til at genoprette de boreale skove, der er blevet forstyrret af mineaktiviteter. Som forsker, der studerer afhjælpning og bioteknologi, Jeg arbejder sammen med industrien og samarbejdspartnere for at udvikle løsninger, der vil hjælpe med at rense den store mængde tailings, der i øjeblikket opbevares i oliesandsregionen, herunder naturbaserede tilgange til genvinding.

Hvorfor er genvinding så udfordrende?

Oliesands tailings er en blanding af vand, suspenderet sand, ler og restbitumen. De er biproduktet af at behandle knust malm med varmt vand for at frigive den fangede bitumen.

Affaldet opbevares i damme, hvor det tungere materiale hurtigt sætter sig til bunds, frigøre vand til genbrug i udvindingsprocessen. De resterende fine faste stoffer, såsom ler, fortsæt med at sætte sig og stige i tæthed, indtil materialet er tørt nok til at blive brugt i det genvundne landskab — en proces, der kan tage op til 150 år, hvis den ikke behandles.

En skal af vand dannes omkring lerpartiklerne, forhindre dem i at interagere og lade dem forblive suspenderede, selv når større partikler sætter sig. Denne suspension kan være tynd, som chokolademælk, eller tyk, som budding. Vandet skal fjernes, så materialet kan bruges til at fylde tomme minegrave og understøtte vægten af ​​det rene sand og muldjord, der skal til for at genvinde landskabet. Du kan ikke plante en skov på et fundament af budding.

Hvis de nedgravede tailings er for flydende, jorden vil være ustabil. Adskillige teknologier bruges i øjeblikket til at fjerne vand fra tailings såsom vandadskillende polymerer og kæmpe centrifuger, imidlertid, disse er ikke omkostningseffektive i betragtning af den enorme mængde af lagret tailings og kan stadig ikke fjerne nok vand til genvinding.

Naturbaserede løsninger

I løbet af de sidste 20 år, forskere har gjort betydelige fremskridt med at forske i, hvordan naturen kan hjælpe med at løse menneskeskabte problemer såsom jordforstyrrelser. Dette inkluderer adskillige undersøgelser, der evaluerer plantevækst på oliesands tailings og potentialet for at bruge planter til at løse problemet med tailingsvolumen.

Planter er yderst effektive til at trække indespærret vand fra undergrunden og frigive det til miljøet i en proces kaldet evapotranspiration. For eksempel, popler, der vokser i jord, er blevet rapporteret at udgøre mellem seks liter og 757 liter vand om dagen, afhængig af træets størrelse og tilstand. Imidlertid, tailings er ikke særligt gæstfrie for plantevækst, da de kan mangle næringsstoffer som nitrogen og ofte indeholder kulbrinter, naphthensyrer, salte og tungmetaller.

Oilsands operatører bestræber sig på at undgå at introducere ikke-indfødte plantearter til det nordlige Alberta for at undgå yderligere forstyrrelser i økosystemet. Dette begrænser udvalget af planter til hårdføre boreale arter, som ofte ikke deler samme kraft som de hurtigt voksende, invasive arter. Forskning tyder på, imidlertid, at tilføjelse af plantevækstfremmende kosttilskud kan hjælpe med at overvinde nogle af de udfordringer, som indfødte arter står over for.

I en nylig industrifinansieret undersøgelse, som afventer offentliggørelse i et peer-reviewed tidsskrift, vi fandt ud af, at kombinationen af ​​en proteinrig forbindelse kaldet hydrochar med en samling af forskellige typer bakterier øgede de næringsstoffer, der var tilgængelige for planterne, herunder nitrogen, og fremmede deres vækst på tailings.

Jo mere planterne voksede, jo tørrere - og mere solidt - blev tailingsene. Efter 3,5 måneder, planterne havde ikke kun tørret tailings ud, de havde beriget dem med organisk materiale såsom rodfibre, og forbedrede strukturen af ​​tailings-faststofferne ved at udskille organiske molekyler. Slutresultatet var tailings, der lignede mere jord end tørret ler.

Denne proof-of-concept undersøgelse var begrænset til et stort, udendørs drivhuseksperiment, men konceptet har taget fart inden for den bredere industri. Feltforsøg er målrettet mod 2023, hvor indfødte boreale plantearter ville blive brugt til at tørre tailings i en lille, eksperimentel tailingsbrønd før indvinding. Operatører finansierer også forskning, der bruger droner og flydende øer til at se på, hvordan man kan placere frøplanter på tailingsgrave, der forberedes til lukning.

Mens der stadig er arbejde at gøre, før oliesandsindustrien kan bruge planter til at fjerne vandet fra tailings, der er stadig et stort potentiale. En plantebaseret saneringsstrategi er en passiv teknologi, gør det til et potentielt omkostningseffektivt værktøj, der kan lette ansvarsrisikoen for oliesandsoperatører og canadiere ved at øge genvindingshastigheden i oliesandsregionen.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.