Kvävenrening i gruvmiljöer med bioreaktorer

Kvävets transport och omvandling i gruvmiljöer undersöks i termer av utsläpp av kväveföreningar från gråbergsdeponier och genom kväverening i denitrifierande bioreaktorer.

Kontakt: Roger Herbert

Kväveutsläpp från odetonerade ammoniumnitratbaserade sprängämnen som används i malmbrytning är en nyväkt miljöfråga. Odetonerat ammoniumnitrat är vattenlösligt och snabbt blandar sig in i gruvans dräneringsvatten. Kvävet i vattnet förekommer främst som nitrat (NO₃^-), ammonium (NH₄⁺) och till en mindre del nitrit (NO₂^-), och dessa ämnen hamnar så småningom i miljön. I det kalla klimatet av norra Sverige är tillväxten i akvatiskt ekosystem oftast näringsämnesbegränsade och även små kvävetillskott kan påverka vattensystem. Ett viktigt problem är dessutom närvaro av nitrit och produktion av ammoniak (NH₃), eftersom både kan leda till toxiska effekter i akvatiska ekosystem.

Kvävelakning från gråberg

Kväveföreningar adsorberas till gråberg som tas från gruvan och deponeras på markytan. Med perkolationen av regnvatten och snösmältning genom deponin kan nitrat och ammonium lakas från gråberget.

Två gråbergsdeponier har byggts vid LKAB:s Kiruna järnmalmsgruva för att studier processerna som styr kväveutsläpp. Med början i vår 2015 ska temperatur- och vattenhaltsändringar övervakas i deponierna. Vattenflödet och vattnets kemiska sammansättning ska studeras i vattnet som rinner från deponierna. Syftet med studien är att bidra till en bättre förståelse av de hydrologiska processerna som styr vattenflödet i gråbergsdeponier vid låga temperaturer.

Kväverening i denitrifierande bioreaktorer för gruvvatten

En lågkostnadslösning för att rena gruvlakvatten som innehåller nitrat är med hjälp av en denitrifierande bioreaktor, vilket är en passivt eller delvis passivt system som ligger på under under markytan och innehåller ett poröst organiskt material som vatten rinner genom. När vatten strömmar genom anaeroba regioner i bioreaktorn reduceras nitrat till kvävgas med hjälp av ett denitrifierande bakteriesamhälle.

Laboratorieförsök och en tidigare bioreaktorstudie i Malmberget ligger till grund för en pilotskalig bioreaktor som har byggts vid LKAB:s Kiruna järnmalmgruva. Syftet med studien är att bidra till en ökad förståelse av de primära biogeokemiska processer i en bioreaktor, och hur biofilmer med höga denitrifikationshastigheter utvecklar sig.

Detta projekt är del av ett större forskningsprojekt, “MiNing - Reduction of nitrogen discharges in mining processes and mitigating its environmental impact” som har finanseriats av VINNOVA, LKAB och Boliden AB under perioden 2013 – 2016.