240 tot 270 miljoen jaar geleden zag de Aarde er compleet anders uit dan de wereld waarin we nu leven. Alle continenten waren verenigd in één supercontinent, dat Pangea werd genoemd en waarvan het middelpunt op de evenaar lag. In het midden strekte zich een grote binnenzee uit (de Zechsteinzee), die door kleine stukken land van de oeroceaan was gescheiden. De binnenzee werd gevoed door verschillende rivieren en werd ook een keer overspoeld door de oceaan, waardoor zout water in de zee terechtkwam. Toen het klimaat warm en droog werd, compenseerde of overtrof de verdamping de wateraanvoer, waardoor het zout in de zee geconcentreerd werd. Dit proces verliep vergelijkbaar met het ontstaan van de Dode Zee, maar op veel grotere schaal – de Zechsteinzee strekte zich uit van het huidige Groot-Brittannië tot Polen, Denemarken en Nederland. In water kan slechts een bepaalde hoeveelheid zout oplossen, waardoor de rest naar de bodem zakt. De maximale concentratie natriumchloride (keukenzout) die nog kan oplossen, is 1200 gram/liter, wat tien keer geconcentreerder is dan het gemiddelde zoutgehalte van de oceanen. In zo’n omgeving is leven onmogelijk (zelfs voor bacteriën en algen) en een dergelijke zee kan inderdaad een dode zee genoemd worden.
Deformatie
Honderden miljoenen jaren geleden konden de gesteenten van de Aarde nog bewegen. Zelfs de afzonderlijke lagen van de aardkorst (magma en sedimentaire lagen) – die allemaal vaste lagen zijn en tientallen kilometers dik – konden vervormen. Pangea brak uiteen in de huidige continenten, die vervolgens duizenden kilometers aflegden. Rond de continenten ontstonden de oceanen en bij hun botsing de gebergtes. Sommige gebieden waren stabieler, maar vervormden nog steeds. Ze konden opvouwen of verzakken, hun oppervlak kon door wind of water eroderen, en ze konden bedekt raken met meerdere lagen zand, klei of kalksteen, waardoor hun vorm geleidelijk veranderde. Zouten gedragen zich anders dan andere gesteenten – zoals graniet of zandsteen – wanneer ze onder druk staan, waardoor ze vervormen. Bij relatief lage temperaturen (vanaf kamertemperatuur tot 150 °C) worden ze viskeus, zoals kalk of teer. Als het horizontaal wordt afgezet, ontstaat er een zoutbel. Dit proces wordt halokinese genoemd. Als de gemiddelde dichtheid van het zout lager is dan die van de gesteentelaag erboven, beweegt het zout omhoog, terwijl het gesteente erboven begint te zakken – zoals een baksteen in een vijver. Op sommige plaatsen komt het zout via scheuren in de bovenliggende gesteentelaag aan de oppervlakte, als een bel in siroop. Het oorspronkelijke zout komt als een zoutbel (een diapier genoemd) naar de oppervlakte en kan zelfs verdwijnen. Het kan duizenden meters bewegen voordat het het oppervlak bereikt. Het kan oplossen in zoet water, wat voorkomt dat het het oppervlak bereikt, of er kunnen zoutbergen ontstaan, zoals in Iran, waar het zout als een gletsjer van de bergen stroomt. Als het zout stroomt maar de bovenliggende gesteentelaag niet doorbreekt, ontstaan er “zoutkussens” waarin de lagen nog intact zijn. Een dergelijke zoutstructuur hebben wij op deze locatie gevonden.
De winning van zout
Vroeger werd zeewater ingekookt waaruit het zout neersloeg. Dit was zeer energie-intensief en leverde slechts kleine hoeveelheden op. Op sommige plaatsen vond men ook grondwater met een hoog zoutgehalte in het binnenland, waaruit men het zout door verdamping won. In de droge, warme gebieden wordt het water door verdamping verwijderd.
Traditionele mijnbouw
Later, vanaf de zesde eeuw, begon de zoutwinning ook uit oppervlakkige zoutlagen of diapieren. Het zout werd gewonnen met traditionele mijnbouwtechnieken, eerst met pikhouwelen en zagen, later met boormachines, en vervolgens via transportbanden of vrachtwagens vervoerd. Het zoutgesteente is een zeer harde, meestal viskeuze stof die relatief gemakkelijk te ontginnen is. Het voordeel van droge winning is het weglaten van de verdampingsstap, het nadeel is de scheidingsstap van verontreinigingen en de kostbare investering in de aanleg van schachten en mijnbouwwerktuigen. De oudste methode om zout te winnen is door zeewater in zoutpannen te laten verdampen en bezinken. In de droge en warme gebieden wordt een klein deel van de zee afgesloten om de zoutpan te creëren. Onder invloed van de zon verdampt het water en blijft het NaCl als sediment achter. Uiteindelijk wordt het NaCl-zout verzameld. Op een vergelijkbare manier winnen andere producenten ook magnesium uit het water van de oceanen.
Oplossingsmijnbouw
Oplossingsmijnbouw is de eenvoudigste manier om zout uit ondergrondse gebieden te winnen. Door water toe te voegen, lost het zout op in de holtes die onder de zeebodem zijn ontstaan. Verontreinigingen zoals gips of klei lossen niet op en blijven in de holte achter. Hoewel in China al duizenden jaren geleden zout werd gewonnen via bamboepijpen, is oplossingsmijnbouw een belangrijk kenmerk van de 20e eeuw, dat ook wordt toegepast bij olie- en gasboringen om gaten te bereiken die honderden tot duizenden meters diep zijn. Als vast zout nodig is (niet altijd voor industrieel gebruik), wordt de zoutoplossing eerst door verdamping gekristalliseerd. Dit gebeurt meestal met vacuümtechniek, bij lage temperatuur en in meerdere verdampingsstappen, waardoor de kosten voor energieopwekking kunnen worden verlaagd.
In Ősi Magnesium producten
Het magnesium dat in Ősi Magnesium producten zit, wordt met een unieke technologie gewonnen uit de Zechsteinzee, uit karnalliet- en bischofietertsen, uit twee nabijgelegen mijnen op een diepte tussen 1400 en 1800 meter. Bij de winning van magnesiumzout worden twee unieke eigenschappen benut: de gladheid van het zout (het vervormt zelfs onder lage druk) en de oplosbaarheid na natriumchloride. Door water toe te voegen, mengt het zoute water met een hoge dichtheid (1,3 – 1,37 kg/l) zich goed met het water met een lage dichtheid (1 kg/l) vanwege de turbulente stroming. Het mengsel lost het natriumchloride niet of nauwelijks op, waardoor de natriumchloridelaag (haliet) druk uitoefent op de oplossing, wat helpt om de magnesiumzouten naar de oppervlakte te brengen. Dankzij de unieke techniek en de relatief lage druk in de holte (gemiddeld 10 MPa/100 bar, ruim onder de druk op het gesteente) wordt het magnesiumzout vloeibaar. Dankzij de unieke winningstechniek en de lage druk in de holte (gemiddeld 10 MPa/100 bar) stroomt het zout naar de put, lost op en gaat zo naar de volgende productiestap. Het magnesiumzout wordt als tandpasta uit de holte geperst. Deze winningsmethode wordt “perswinning” genoemd. Het zout dat uit de zee wordt gewonnen is zeer zuiver (bevat minder dan 1% verontreinigingen zoals sulfaat, natrium of kalium). De dichtheid van het zoute water kan bij kamertemperatuur 1,33 kg/l zijn. Momenteel wordt bischofietzout gewonnen uit vier putten, wat een hoogwaardige zoutoplossing oplevert met minder dan 1% andere stoffen dan magnesiumchloride. Dit wordt gebruikt voor de productie van onze vloeibare magnesiumproducten (31% MgCl2) en onder andere voor magnesium voet- en badzouten (47% MgCl2).
Algemene afzettingsvolgorde uit een “dode zee”
- Gips (calciumsulfaat, CaSO4.2H2O), verandert in anhydriet (CaSO4) onder hoge druk en hoge temperatuur.
- Haliet of steenzout (natriumchloride, NaCl). Het belangrijkste winningsmineraal voor bedrijven die zich bezighouden met oplossings- en droge winning, in 80-90% sedimentaire vorm.
- Sylviet (kaliumchloride, KCl). Zet zich meestal samen met haliet af en vormt daarmee een dunne laag (afhankelijk van de dagelijkse en seizoensgebonden temperatuurschommelingen). Dit zoutmengsel wordt ook sylviet genoemd (strikt genomen geen mineraal totdat de afzetting en de kristalstructuur zich hebben gevormd). Het wordt in grote hoeveelheden gebruikt als kunstmest en is daarmee het op één na belangrijkste gewonnen mineraal. Het wordt meestal droog of op traditionele wijze gewonnen.
- Karnalliet (magnesiumkaliumchloride hexahydraat, MgKCl3.6H2O). Dit zout zet zich af als de laatste stap van de verdamping. Deze fase begint wanneer het magnesiumgehalte 100 gram/liter bereikt. Het is het op twee na belangrijkste mineraalerts dat wordt gewonnen, voornamelijk vanwege het kaliumgehalte, waarbij magnesiumchloride als bijproduct ontstaat.
- Bischofiet (magnesiumchloride hexahydraat, MgCl2.6H2O). Er zijn slechts enkele bischofietvindplaatsen. Een daarvan is het winningsgebied van de Zechsteinzee, waar het het zuiverst is. Na de laatste verdampingsstap, wanneer alle kaliumchloride (als karnalliet) is afgezet, blijft er nog magnesiumchloride over.
Overige residuen
Op sommige plaatsen kunnen ook andere residuen voorkomen, die miljoenen jaren na de eerste afzetting direct kunnen afzetten of herkristalliseren. Er zijn honderden van dergelijke zoutertsen bekend als primaire residuen of in de industrie gebruikte zouten. Kieseriet (MgSO4.H2O) is misschien wel een van de belangrijkste andere zoutertsen.
Samenvattend:
- Het oeroude magnesiumzeezout is het zuiverste natuurlijke bischofiet (magnesiumchloridehydraat) mineraalzout ter wereld.
- De Zechsteinzee bestond 250 miljoen jaar geleden.
- De Zechsteinzee had geen verbinding met de oceaan en droogde op.
- De Zechsteinzee werd gedurende miljoenen jaren drie keer overspoeld door de oceaan en droogde weer op.
- De Zechsteinzee bevindt zich 1600 m diep voor de noordwestelijke kust van Europa.
- Het winbare magnesiumchloridehydraat bevindt zich voor de noordelijke kust van Nederland.
- De Zechsteinzee is beschermd en onaangetast door moderne vervuiling.
- Het Zechsteinzeezout wordt direct uit de bron gewonnen.
- De dichtheid van het zoute water (vloeibaar magnesium) is hoger dan 1,32 kg/l.