הדלפת יסודות מתוך שאריות נוזל ירוק ממפעלים לייצור עיסת נייר בשוודיה בין 2017 ל-2019

להפוך שני בעיות פסולת לפתרון אחד

בשוודיה ובמקומות אחרים בעולם, אלפי מכרות מתכת נטושים מדליפים באופן שקט מים חומציים ועשירים במתכות לנחלים ולקרקעות הסמוכות. ניקיון אתרים מפוזרים אלה יקר ומורכב, במיוחד כאשר מדובר באתרי מורשת היסטוריים שבהם לא ניתן לשנות את הנוף. במקביל, מפעלי עיסת עץ ונייר מייצרים נפחי גדולים של שאריות נוזל ירוק, שארית גירנית שלרוב מושלכת למטמנות. מחקר זה בוחן האם תוצר לוואי תעשייתי זה יכול לשמש בבטחה לטיפול בנגר חומצי ממכרות, ולהפוך פסולת לכלי לתיקון סביבתי.

מהו החומר הלא צפוי הזה

שאריות נוזל ירוק נוצרות כאשר מפעלי עיסת עץ משקמים את כימיקלים הבישול שלהם. שבבי עץ מרותחים בתמיסות אלקליות חזקות כדי להפריד סיבים, והנוזל המשומש נשרף ומעובד כדי למחזר את הכימיקלים. לאורך התהליך נוצר סלאדג’ דמוי בוץ שמכיל סיד שנותר, תרכובות נתרן ושאריות של מתכות. הוא חזק בסיסי, יכול לנטרל חומציות ונוטה להיצמד לחלקיקים אחרים כשהוא מעורבב. מכיוון שכמעט כל כמותו מונחת כיום במטמנות, מציאת מסלול שימוש חוזר בטוח יכולה לצמצם הן עלויות הטמנה והן את טביעת הרגל הסביבתית של תעשיית העיסת והנייר.

כיצד החוקרים בחנו זאת

כדי לבדוק כיצד החומר מתנהג במציאות, החוקרים אספו 71 דגימות של שאריות נוזל ירוק מ-16 מפעלים בשוודיה במשך תקופה של שנתיים. במקום לבחון דגימה בודדת או שתיים, הם לכדו במכוון מגוון רחב של מפעלים, עונות ותנאי עיבוד. במעבדה נערו החומר הלח עם מים טהורים בשני שלבים, המדמה בקירוב מספר מעברי מי גשם. לאחר מכן מדדו כמה מרשימת ארוכה של יסודות הגיעו למים, כולל רכיבים נפוצים כמו נתרן וסידן וגם מתכות מרוכזות שעלולות להזיק כגון עופרת, קדמיום, כרום ואבץ. נעשה שימוש במודלים ממוחשבים כדי להסיק אילו מינרלים מוצקים בתוך השאריות שלטו במה שפורץ אל המים.

מה נשטף החוצה ומה נשאר במקום

הניסויים חשפו אישיות כפולה. מרכיבים מלוחים כגון נתרן, אשלגן ורובידיום נשטפו בקלות, יותר משני שלישים מתכולתם הכוללת עברו למים בתנאי הניסוי. אלה באו בעיקר ממלחים פשוטים וממסיסים שנשארו מחומרי הכימיקלים של המפעל, והם אחראים על הבסיסיות החזקה בשטיפה הראשונה של המים. לעומת זאת, סידן, מגנזיום, ברזל ורבות מהמתכות המעוררות דאגה — כגון אבץ, עופרת, ניקל ונחושת — כמעט שלא זזו. הריכוזים במים היו נמוכים, לעתים קרובות הרבה פחות מאחוז אחד מהכמויות הכוללות הנמצאות במוצק. המודל הצביע על מינרלים כגון קאלציט (צורה שכיחה של משקעי סידן), הידרוקסידים וחמצונים של מתכות כמנעולים העיקריים שמחזיקים יסודות אלה במקום ושולטים בשחרורם האיטי.

בטיחות ביחס למתכות מזהמות

מכיוון ששאריות נוזל ירוק יכולות להכיל כמויות לא מבוטלות של מתכות עקבה, הרגולטורים זקוקים לדעת האם שימוש בהן באתרים של מכרות עלול להחריף את איכות המים. המחקר השווה את הכמויות שהודלפו לספים החוקיים בשוודיה לחומרים המונחים במטמנות. ברוב הדגימות, המים היוצאים מהשאריות נשארו מתחת לגבולות אלה עבור יסודות מרכזיים כמו ארסן, בריום, קדמיום, עופרת ואבץ; רק מספר דגימות חריגות חרגו מגבולות עבור כרום, נחושת, מוליבדן או ניקל. חשוב לציין שניסויי המעבדה עוצבו באופן פסימי: הם השתמשו במים טהורים וזמני מגע גדולים כדי לתמוך בהדלפה. בסביבות מכרה אמיתיות, שבהן השאריות מעורבבות בפסולת חומצית והתנאים משתנים עם הזמן, החוקרים מצפים שקצב השחרור של רוב המתכות יהיה אף נמוך יותר.

מדוע זה חשוב למכרות ישנים

כאשר שאריות בסיסיות חזקות באות במגע עם פסולת מכרות חומצית, הן יכולות לנטרל את החומציות, להאט את פירוק המינרלים ולעודד מתכות להיצמד למוצק במקום להישאר במצב מומס. מחקר זה מראה שבממוצע שאריות נוזל ירוק עצמן משחררות רק כמויות מתונות של מתכות בעייתיות, בעוד שהן מספקות גם דחיפת pH מהירה ממלחים מסיסים וגם אפקט בuffering לטווח הארוך ממינרלים פחמתיים הנמסים לאט. שילוב זה מרמז שניתן להזרים אותן או להטמינן יחד עם פסולת סולפידית של מכרה כדי להפחית את השפעת הנגר החומצי. אם ניסויים שדה נוספים יאמתו את הממצאים הללו, מדינות שיש להן גם מפעלי עיסת עץ וגם מכרות נטושים יוכלו לטפל בשני נטל סביבתי במקביל — להפחית את הצורך בהטמנת שאריות המפעל ולשפר את איכות המים סביב אתרי הכרייה ההיסטוריים.

ציטוט: Stahre, N., Sartz, L. & Bäckström, M. Element leaching from green liquor dregs from 16 Swedish pulp and paper mills between 2017 and 2019. Sci Rep 16, 14683 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51421-1

מילות מפתח: שאריות נוזל ירוק, נגר תחמוצת חומצית ממכרות, שיקום פסולת מכרות, שימוש חוזר בתוצרי לוואי תעשייתיים, הדלפת מתכות