Überwachung der Emissionen des afrikanischen Kupfer- und Kobaltbergbaus aus dem Weltraum

Laut einer neuen Studie des National Center for Atmospheric Research (NCAR) können die mit Bergbaubetrieben im afrikanischen Kupfergürtel verbundenen Emissionen aus dem Weltraum quantifiziert werden.

Der Kupfer- und Kobaltabbau in Afrika hat rapide zugenommen, letzteres als Reaktion auf die wachsende weltweite Nachfrage nach Elektrofahrzeugen, Laptops, Smartphones und anderen Geräten, die auf Lithium-Ionen-Batterien basieren, von denen die überwiegende Mehrheit Kobalt enthält.

Das neue Studie ist veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe, und zeigt zum ersten Mal, dass Satellitenüberwachung wertvolle Informationen über die Auswirkungen des Bergbaubooms auf die Luftqualität in umliegenden Städten und Dörfern liefern kann. Die Forschung eröffnet auch die Möglichkeit, Zuwächse und Rückgänge der Bergbauaktivitäten in einer Region der Welt aus der Ferne zu überwachen, in der es kaum Oberflächenüberwachung gibt und die Berichterstattung durch Minenbetreiber inkonsistent sein oder ganz fehlen kann.

„Bergbauarbeiten können erhebliche Auswirkungen auf die Lebensqualität der in der Nähe lebenden Menschen haben“, sagte Pieternel Levelt, Direktor des Atmospheric Chemistry Observations and Modeling Lab des NCAR und leitender Autor des Papiers. „Diese Forschung kann uns helfen, besser zu verstehen, wie schwerwiegend und weit verbreitet diese Auswirkungen in Bergbaugebieten wie dem Copperbelt sein können, und uns gleichzeitig ein Werkzeug zur Schätzung des Wachstums von Bergbauaktivitäten in abgelegenen Regionen geben, die diese Auswirkungen verursachen.“

Eine immense Produktionssteigerung

Afrikas Kupfergürtel erstreckt sich über Sambia und die Demokratische Republik Kongo, die nach Angaben des Cobalt Institute im Jahr 2022 73 % des weltweiten Kobaltvorkommens produzierten. Nach Angaben des US Bureau of Mines und des US Geological Survey stieg die Kobaltproduktion im Copperbelt zwischen 1990 und 2021 um etwa 600 %.

Der überwiegende Teil des Kobalts entsteht als Nebenprodukt beim Kupferabbau, obwohl einige Kupferminen kein Kobalt produzieren. Der Großteil der im Kupfer- und Kobaltbergbau verbrauchten Energie – einschließlich des Betriebs großer Maschinen und der Stromerzeugung – wird durch die Verbrennung von Dieselkraftstoff erzeugt, der wiederum Stickoxide erzeugt, eine wichtige Ursache für Smog.

Um die Emissionen zu quantifizieren, griff das Forschungsteam auf Daten des TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) an Bord des Copernicus Sentinel-5 Precursor-Satelliten (S-5P) der Europäischen Weltraumorganisation zurück. TROPOMI kann eine Reihe von für die Luftqualität wichtigen Spurengasen überwachen, darunter Stickstoffdioxid.

Während die Verbrennung von Biomasse, städtische Aktivitäten und andere Industriebetriebe über den Bergbau hinaus – wie auch einige natürliche Prozesse – ebenfalls Stickstoffdioxid produzieren, stellten die Forscher fest, dass sie in den Daten die Emissionen von Kupfer- und Kobaltminen unterscheiden konnten. Sie fanden außerdem heraus, dass die jährlichen Emissionen jeder Mine stark mit ihrer jährlichen Metallproduktion korrelierten.

„Wir gingen davon aus, dass dieser Kupfer- und Kobaltabbau die Luftqualität vor Ort beeinträchtigen könnte. Wir wussten nur nicht, in welchem ​​Ausmaß, da es in der Region keine Bodenüberwachung gibt“, sagte NCAR-Wissenschaftlerin Sara Martínez-Alonso, die Hauptautorin der Studie.

„Dies zu verstehen ist besonders wichtig, wenn bergbaubezogene Aktivitäten in unmittelbarer Nähe von – oder sogar innerhalb von – Bevölkerungszentren zunehmen, wie es im Kupfergürtel der Fall ist. Mithilfe von Satellitenbeobachtungen konnten wir die Emissionen einzelner Minen quantifizieren und diese Emissionen in diese einordnen.“ Perspektive.“

Der S-5P-Satellit, der TROPOMI trägt, umkreist die Polare und überfliegt jeden beliebigen Ort auf der Erdoberfläche einmal am Tag, wodurch die Anzahl der Beobachtungen über dem Kupfergürtel begrenzt ist. Ein geostationärer Satellit über dem Kontinent könnte laut Levelt ein viel detaillierteres Bild der Emissionen in der Region liefern und stündliche statt tägliche Beobachtungen liefern.

Derzeit gibt es keine geostationären Satelliten über Afrika oder irgendwo im globalen Süden.

„Ein geostationärer Satellit über Afrika könnte die erforderlichen Daten liefern, um genaue Vorhersagen zur Luftqualität für Bevölkerungsgruppen zu erstellen, die einem erhöhten Risiko ausgesetzt sind“, sagte Levelt. „Stündliche Beobachtungen über städtischen Gebieten könnten die tägliche Entwicklung der Verschmutzungsgrade und -quellen zeigen, und die Informationen könnten lokale Regulierungsbehörden informieren.“