För varje fat bitumen som utvinns i Alberta, cirka 1,5 fat icke-återvinningsbar avfallsvolym produceras. Bara under 2019 uppskattningsvis 1,5 miljoner fat avfall producerades, vilket skulle ta fem till tio år att städa upp och återvända till landskapet.

Från och med 2017, mer än 1,2 miljarder kubikmeter vätskeavfall har samlats i norra Alberta boreala skogsregionen, tillräckligt för att begrava hela provinsen under mer än 1,8 meter flytande avfallsmaterial.

Avfall representerar det största ansvaret för oljesanden. En undersökning av Alberta Energy Regulator uppskattar att de totala kostnaderna för sanering av anläggningar för oljesandsgruvor är cirka 130 miljarder dollar och kritiker har uttryckt oro för att en ekonomisk nedgång skulle kunna få dessa kostnader att sjunka på skattebetalarnas axlar.

Ändå är oljesandsoperatörer fortfarande engagerade i att återställa de boreala skogar som har störts av gruvverksamhet. Som forskare som studerar sanering och bioteknik, Jag arbetar med industrin och samarbetspartners för att utveckla lösningar som hjälper till att sanera den stora mängden avfall som för närvarande lagras i oljesandsregionen, inklusive naturbaserade metoder för återvinning.

Varför är återvinning så utmanande?

Oljesandsavfall är en blandning av vatten, suspenderad sand, lera och restbitumen. De är biprodukten av att behandla krossad malm med varmt vatten för att frigöra det instängda bitumenet.

Avfallet förvaras i dammar, där det tyngre materialet snabbt lägger sig till botten, frigör vatten som kan återanvändas i utvinningsprocessen. De återstående fina fasta ämnena, som lera, fortsätt att sedimentera och öka i densitet tills materialet är tillräckligt torrt för att användas i det återvunna landskapet — en process som kan ta upp till 150 år om den lämnas obehandlad.

Ett skal av vatten bildas runt lerpartiklarna, hindra dem från att interagera och låta dem förbli avstängda, även när större partiklar sedimenterar. Denna suspension kan vara tunn, som chokladmjölk, eller tjock, som pudding. Vattnet måste avlägsnas så att materialet kan användas för att fylla tomma gruvgropar och bära vikten av den rena sand och matjord som behövs för att återta landskapet. Du kan inte plantera en skog på en grund av pudding.

Om det nedgrävda avfallet är för flytande, marken kommer att vara instabil. Flera tekniker används för närvarande för att ta bort vatten från avfall såsom vattenavskiljande polymerer och jättecentrifuger, dock, dessa är inte kostnadseffektiva med tanke på den enorma mängden lagrat avfall och kanske fortfarande inte tar bort tillräckligt med vatten för återvinning.

Naturbaserade lösningar

Under de senaste 20 åren, forskare har gjort avsevärda framsteg när det gäller att undersöka hur naturen kan hjälpa till att lösa problem orsakade av människor som markstörningar. Detta inkluderar flera studier som utvärderar växttillväxt på oljesandsavfall och potentialen att använda växter för att lösa problemet med anrikningsvolymen.

Växter är mycket effektiva på att dra instängt vatten från underytan och släppa ut det till miljön i en process som kallas evapotranspiration. Till exempel, poppel som växer i jord har rapporterats sprida mellan sex liter och 757 liter vatten per dag, beroende på trädets storlek och skick. Dock, avfall är inte särskilt gästvänliga för växttillväxt eftersom de kan sakna näringsämnen som kväve och ofta innehåller kolväten, naftensyror, salter och tungmetaller.

Oilsands-operatörer strävar efter att undvika att introducera icke-inhemska växtarter till norra Alberta för att undvika ytterligare störningar i ekosystemet. Detta begränsar urvalet av växter till tåliga boreala arter, som ofta inte delar samma kraft som de snabbväxande, invasiva arter. Forskning föreslår, dock, att tillägg av växttillväxtfrämjande kosttillskott kan hjälpa till att övervinna några av de utmaningar som inhemska arter står inför.

I en nyligen finansierad studie, som väntar på publicering i en peer-reviewed tidskrift, vi fann att kombinationen av en proteinrik förening som kallas hydrochar med en samling av olika typer av bakterier ökade näringsämnena tillgängliga för växterna, inklusive kväve, och främjade deras tillväxt på avfall.

Ju mer växterna växte, desto torrare — och fastare — blev avfallet. Efter 3,5 månader, växterna hade inte bara torkat ut avfallet, de hade berikat dem med organiskt material som rotfibrer, och förbättrade strukturen av de fasta avfallsmaterialen genom att utsöndra organiska molekyler. Slutresultatet blev avfall som liknade mer jord än torkad lera.

Denna proof-of-concept-studie var begränsad till en stor, växthusexperiment utomhus, men konceptet har tagit fart inom den bredare branschen. Fältförsök är inriktade på 2023 där inhemska boreala växtarter skulle användas för att torka avfall i en liten, experimentell avfallsgrop innan återvinning. Operatörer finansierar också forskning som använder drönare och flytande öar för att undersöka hur man placerar plantor på avfallsgropar som förbereds för stängning.

Även om det fortfarande återstår arbete innan oljesandsindustrin kan använda växter för att ta bort vattnet från avfall, det finns fortfarande mycket potential. En växtbaserad saneringsstrategi är en passiv teknik, vilket gör det till ett potentiellt kostnadseffektivt verktyg som kan lindra ansvarsrisken för oljesandsoperatörer och kanadensare genom att öka återvinningshastigheten i oljesandsregionen.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.