Kosmilised osakesed ja droonid viivad maapõue uuringud uuele tasemele

teadus.postimees.ee

1. mai 2025, 12:17

Euroopa sõltuvus kriitilistest toorainetest on muutunud väljakutseks, mis mõjutab nii tehnoloogia kui ka tööstuse arengut. Küsimus pole ainult selles, kust neid leida, vaid ka selles, kuidas seda teha loodust ja kogukondi säästvalt. Seetõttu töötati AGEMERA projektiga välja mitteinvasiivseid uuenduslikke tehnoloogiaid, mis ühendab tipptasemel tehnoloogia, sotsiaalse vastutuse ja praktilised lahendused uue põlvkonna maapõue uuringuteks.

Et vähendada impordisõltuvust ja parandada varustuskindlust, võttis Euroopa Liit eelmisel aastal vastu kriitiliste toorainete määruse. Selle kohaselt peaks 2030. aastaks vähemalt kümnendik vajaminevatest toorainetest tulema Euroopa kaevandamiskohtadest, 40% materjalide ümbertöötlemisest toimuma EL-is ning neljandik vajadusest olema kaetud ringlussevõtuga.

Selle eesmärgi suunas liikumist toetab Euroopa Horisondi teadusprojekt AGEMERA, mis otsib uusi viise, kuidas maapõue uurida targalt ja keskkonda säästvalt. Projekt keskendub uuenduslikele geofüüsikalistele meetoditele, mis võimaldavad hinnata maavarade potentsiaali ilma suuremahuliste geoloogiliste puurimisteta. Need ei asenda traditsioonilisi uuringuid, vaid pakuvad nende kõrvale keskkonnasõbralikke ja varajases etapis rakendatavaid tööriistu.

AGEMERA testib oma arendusi seitsmes riigis, sealhulgas väljaspool Euroopat — näiteks Sambia vasemaardlates. Projekt arendab mitteinvasiivseid uuringumeetodeid, millega saab hinnata maapõue koostist ja struktuuri ilma lõhkamise või puurimiseta. See vähendab nii keskkonnakoormust kui ka sotsiaalseid riske, eriti loodus- ja asustustihedates piirkondades.

Kosmilised osakesed kui maa-aluste geoloogiliste struktuuride avastajad

Üks rakendatav uuenduslik meetod on müüontomograafia, mis kasutab müüone – kosmilisi osakesi, mis läbivad maapinda sirgjooneliselt –, et koostada kivimite tihedusmudeleid. See võimaldab uurida suuri maa-aluseid struktuure ilma, et peaks neid füüsiliselt puurima.

«Müüontomograafia on nagu looduslik röntgen – see võimaldab meil näha kuni kilomeetri sügavusele,» selgitas projekti koordinaator Jari Joutsenvaara Oulu Ülikoolist.

Müüontomograafiat katsetatakse erinevates keskkondades: Poola sügavas vasekaevanduses kasutatakse seda kivimite stabiilsuse hindamiseks, Bosnias aitab see määrata boksiidimaardla piire ning Bulgaaria avakaevanduses testitakse meetodi võimekust ulatuslike avastruktuuridega alade läbivalgustamisel.

Seismilised lained aitavad kihte kaardistada

Lisaks kasutatakse seismilist taustamüra ehk looduslikke pinnavibratsioone, et kaardistada maapinna all olevaid kihte. «Tavapärased seismilised uuringud nõuavad lõhkeaineid või raskeid masinaid. Passiivne seismika annab samaväärse tulemuse ilma ühegi müra- või keskkonnamõjuta – see sobib eriti hästi kaitsealadel ja asulate läheduses,» ütles Joutsenvaara.

Hispaanias asuvas Mina Concepcióni piirkonnas kasutati kolme erinevat andmeanalüüsi lähenemist, et koostada kolmemõõtmeline mudel vanade kaevandusalade alustest struktuuridest. Tulemused aitavad hinnata, kas piirkonnas on potentsiaali edasiseks maavarade uurimiseks. Lahendus on eriti väärtuslik piirkondades, kus keskkonnakaitselised piirangud välistaksid traditsioonilised seismilised meetodid.

Droonid toovad maapinna elektrijuhtivuse nähtavale

Kolmas arendatav tehnoloogia põhineb droonipõhisel elektromagnetilisel kaardistamisel. Soome ettevõtte Radai arendatud süsteem Louhi võimaldab hinnata maapinna elektrijuhtivust ning tuvastada võimalikke metallimaardlaid.

«Drooniplatvorm võimaldab kiiresti ja tõhusalt uurida suuri alasid, eriti raskesti ligipääsetavates tingimustes. Süsteem sobib eriti hästi põhjamaadesse, kus kivimid on halvasti elektrit juhtivad ja maapind raskesti ligipääsetav,» kirjeldas Joutsenvaara.

Droonid suudavad kaardistada 4–6 lennuga kuni 4 ruutkilomeetri suuruse ala, mõõtes pidevalt maapõue interaktsiooni elektromagnetväljadele. Täiendava täpsuse tagab integreeritud magnetomeeter, mis mõõdab kivimite magnetilisi omadusi.

Uus platvorm muudab geoloogilised andmed kõigile nähtavaks

Et kõik kogutud andmed oleksid arusaadavad ja hallatavad, loodi veebipõhine platvorm AGEMERA GUI. See võimaldab kombineerida 2D- ja 3D-andmeid satelliidipiltide, geoloogiliste kihtide ja muude kaardikihtidega. Platvormil on ka tehisintellektil põhinev keeleassistent, mis muudab keerulised andmekihid mõistetavaks ka tavalistele inimestele.

Lisaks tehnoloogilisele innovatsioonile on AGEMERA projekt algusest peale pööranud tähelepanu ka kogukondade kaasamisele. Näiteks tehakse ulatuslikke uuringuid, korraldatakse haridusprogramme ja töötatakse välja juhised, kuidas kohalikke elanikke juba uurimisprotsessi varases etapis teavitada ja kaasata.

Euroopa toorainejulgeolek kui kestliku arengu nurgakivi

AGEMERA projekt ei keskendu üksnes tehnoloogiale, vaid otsib ka vastuseid laiemale küsimusele: kuidas tagada Euroopa iseseisev ja usaldusväärne toorainetega varustatus. «Sõltuvus impordist muudab Euroopa haavatavaks maailmaturu kõikumistele ja geopoliitilistele kriisidele. Samas ei saa maavarade uurimist lahutada keskkonna- ja sotsiaalsest vastutusest,» tõdes projektijuht.

Kõiki AGEMERA projektis arendatavaid meetodeid ühendab sama põhimõte – mitte minna mahukamate maavarauuringutega edasi enne, kui on selge, kas ja kus seda on mõistlik teha. Koos pakuvad need teadlastele tööriistakasti, mis võimaldab uurida maa-aluseid struktuure täpsemalt, kiiremini ja loodust säästvamal viisil kui kunagi varem.

«Mida rohkem teame maapõuest enne traditsiooniliste meetodite, näiteks puurimistööde kasutamist, seda vastutustundlikumad on meie otsused looduse, kogukondade ja majanduse suhtes,» tõi Joutsenvaara välja.

Projekti seniseid tulemusi ja prototüüpe tutvustatakse 6. mail Tallinnas toimuval rahvusvahelisel seminaril «Exploring Tomorrow: Innovations in Mineral Tech and Beyond», kus osalevad teadlased, tehnoloogiaarendajad, tööstuspartnerid ja poliitikakujundajad. Seminari avab Euroopa Komisjoni siseturu ja ettevõtluse peadirektoraat (DG GROW) ekspert Gerardo Herrera, kes räägib kriitiliste toormete rollist Euroopa tööstuse rohepöördes.