Badania prowadzone przez naukowców ujawniają zaskakujące mechanizmy tego zjawiska. Dr Dorothy Vesper z West Virginia University przedstawiła podczas konferencji GSA Connects 2025 wyniki wskazujące, że woda drenażowa wypływająca z nieczynnych kopalń uwalnia dwutlenek węgla uwięziony miliony lat temu w skałach. To dotychczas pomijane źródło emisji gazów cieplarnianych może mieć istotny wpływ na zmiany klimatyczne.
Opuszczone kopalnie węgla wciąż nas trują
Proces uwalniania CO2 jest bardziej złożony niż mogłoby się wydawać. Wszystko zaczyna się od pirytu, czyli siarczku żelaza, który w kontakcie z powietrzem i wodą tworzy kwas siarkowy. Ta silnie kwaśna ciecz, napotykając na swojej drodze skały węglanowe takie jak wapienie, inicjuje reakcję chemiczną. Kwas siarkowy rozpuszcza węglany, uwalniając dwutlenek węgla, który był związany w skałach przez miliony lat. Następnie ten CO2 odgazowuje się do atmosfery.
Czytaj też: Kopalnie złóż na świecie wymknęły się spod kontroli
Pomiary przeprowadzone w Pensylwanii i Wirginii Zachodniej pokazują skalę tego zjawiska. Stężenia dwutlenku węgla w wodach kopalnianych wahają się od 8 do 570 mg/l, ze średnią na poziomie 198 mg/l. To od 8 do 1300 razy więcej niż w normalnej wodzie. Co ciekawe, ponad 65 proc. całkowitego rozpuszczonego węgla nieorganicznego ulatnia się do atmosfery, podczas gdy tylko niewielka część pozostaje w wodzie i jest transportowana dalej.
Rzeczywista skala problemu staje się szczególnie widoczna, gdy przyjrzymy się konkretnym przykładom. Badanie z 2016 roku wykazało, że zaledwie 140 opuszczonych kopalń w Pensylwanii emituje rocznie tyle dwutlenku węgla, co mała elektrownia węglowa. Niektóre drenaże kopalniane zawierają nawet do 1000 razy więcej CO2 niż normalna woda, co stanowi wyzwanie dla standardowego sprzętu pomiarowego.
Dr Vesper musiała zastosować nietypowe rozwiązanie – wykorzystała specjalistyczny, przenośny instrument pochodzący z przemysłu napojowego, używany w rozlewniach piwa i napojów gazowanych. To urządzenie, zaprojektowane do pracy z gigantycznymi kadźmi w browarach, radzi sobie z ekstremalnie wysokimi koncentracjami dwutlenku węgla. Dzięki temu możliwe stało się przeprowadzenie ponad 200 pomiarów w ok. 50 lokalizacjach.
Wyniki okazały się zaskakujące nawet dla badaczy. Emisje z niektórych kopalń były porównywalne z tymi z gorących źródeł hydrotermalnych i znacznie przewyższały emisje z typowych naturalnych jaskiń wapiennych. Ilość uwalnianego dwutlenku węgla zmienia się w zależności od warunków hydrologicznych – po intensywnych opadach deszczu emisje mogą gwałtownie wzrosnąć, co dodatkowo komplikuje próby oszacowania całkowitego wpływu na klimat.
Najbardziej niepokojący jest fakt, że nikt nie wie dokładnie, ile opuszczonych kopalń istnieje na świecie. Brak kompletnego rejestru takich miejsc zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i globalnie uniemożliwia precyzyjne oszacowanie całkowitych emisji z tego źródła. Przykład Pensylwanii pokazuje złożoność problemu – region węgla antracytowego w północno-wschodniej części stanu obejmuje sześć hrabstw i zawiera jedyne złoża węgla antracytowego w Stanach Zjednoczonych.
Historia górnictwa w tym regionie sięga 1775 r., kiedy to pierwszą kopalnię założono w pobliżu Pittston. Po wojnie secesyjnej nastąpił gwałtowny wzrost populacji napędzany imigracją z Europy. Przemysł wydobycia antracytu podupadł dopiero w latach 50. XX wieku, ale w 2015 r. region antracytowy wciąż produkował 4,6 miliona ton węgla, głównie z kopalń odkrywkowych. Po dekadach intensywnej eksploatacji pozostały setki, a może tysiące opuszczonych kopalń, których nikt dokładnie nie przeliczył.
Dr Vesper planuje rozszerzyć badania na większą liczbę kopalń i prowadzić pomiary przez dłuższe okresy. W planach jest także analiza emisji metanu, kolejnego gazu cieplarnianego. Prace nad technikami remediacji wydają się szczególnie obiecujące. Jednym z potencjalnych rozwiązań jest utrzymywanie odpływu pod ziemią w rurach i wprowadzanie go do mokradeł oczyszczających bezpośrednio z podpowierzchni. Takie podejście mogłoby znacząco ograniczyć odgazowywanie dwutlenku węgla do atmosfery.
