Les mines du Warndt

Le  Warndt  est  un  ancien  district  minier polymétallique localisé entre la France et l’Allemagne, s’étendant de Saint-Avold à Sarrelouis, exploité pour le cuivre et le plomb depuis l’Antiquité et plus récemment pour le charbon.

Cet ensemble correspond à une fenêtre ouverte dans la couverture triasique laissant apparaître les grès du Permien à la faveur d’un anticlinal orienté NE-SW. Une collaboration entre les laboratoires GeoRessources et HISCANT-MA   de   l’Université   de   Lorraine ainsi que l’association ERMINA vise à comprendre les matériaux, les volumes et les techniques d’extraction des ressources en cuivre et en plomb et à établir la chronologie de ces anciennes exploitations. Les galeries souterraines sont des objets archéologiques protégés et, à ce titre, difficiles à échantillonner. Grâce aux outils spectroscopiques de terrain et de visualisation en 3D, il est maintenant possible d’obtenir des informations géochimiques et minéralogiques sur le minerai et son encaissant. La représentation de ces données permet d’établir les relations entre la partie minéralisée et les zones stériles aux échelles hectométrique à kilométrique.

Le soutien PEPS Mirabelle en 2015 a permis d’effectuer un relevé topographique souterrain des galeries minières de la Grande Saule à Falck. Plus de deux mille mètres de galeries exploitées pour le plomb ou pour le cuivre y sont désormais topographiés sur plusieurs niveaux. Le projet a également servi à établir la stratégie de mesure par spectromètre XRF portable et à contraindre la minéralogie par VNIR-SWIR portable.  Par  ailleurs,  des  échantillons  ont pu  être  prélevés  dans  les  zones  effondrées pour une identification microscopique des minéraux denses. L’ensemble de ces résultats préliminaires a été présenté à la RST 2016.

Ce  projet  a  bénéficié  d’un  soutien  de l’Université de la Grande Région en vue de construire un réseau franco-allemand analysant la coévolution des sociétés et de leurs activités d’extraction des matières premières minérales. En effet, les changements dans la société induisent des modifications dans la décision ou la manière d’exploiter.

Le    réseau    rassemble    à    ce    jour    des universitaires français et allemands étudiant la géologie, la topographie, l’histoire, l’archéologie expérimentale,  l’archéologie  de  terrain  et  la paléoanthropologie. Il intègre par ailleurs les associations naturalistes ayant protégé les sites souterrains jusqu’à aujourd’hui. L’objectif est de rassembler le consortium adéquat pour monter un projet INTERREG d’étude de ce district. Enfin, le projet a donné lieu à une proposition de  l’appel  à  projet  Générique ANR  2016  et 2017. Le projet a été classé premier sur liste complémentaire.

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EUROCORE

Eurocore: European Core sample training for Master student

Eurocore is financed by KIC RawMaterials in which Université de Lorraine is involved.

Mineral resources potential is large in Europe as shown by current mining activities, exploration projects and European granted research projects. Nevertheless, low state-level investments to mineral resource prospecting during the last decades have caused general lag behind on  implementing novel drill core analytical techniques for ore prospecting, as well as insufficient support for developing professional skills in this particular field.

Exploring metals using portable devices dedicated to advanced in situ investigations is part of the future of mineral exploration. These tools give access to elemental content (e.g., X-Ray Fluorescence XRF, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy LIBS, Gamma-Ray Spectroscopy GRS) and mineralogical characterization (e.g., X-Ray Diffraction XRD, Fourier Transform InfraRed spectroscopy FTIR, Raman spectroscopy).

Transferring analytical expertise to the field will thus boost mineral exploration with

• fewer analytical costs,
• a drilling decision support enabled by fast acquired geochemical information
• and shorter exploration time.

However, when applied directly in the field, they rely on the users’ skills, which requires training on well characterized samples that will highlight tricks and traps.

Besides, structural characterization of drill cores is determinant when it comes to understand the structural control on mineralization in an ore targetting scope. Undirect, automatized structural measurement on drill cores is challenging and can be addressed by innovative X-Ray scanning of cores or spotting and measurement from high-resolution photographs of cores. However, development of such methods is still in progress and a robust comparison between them and manual measurement is required to better quantify the gain in terms of measurement time and accuracy.

The EuroCore training thus focuses on expertise and skill transfer to field geologists regarding spectroscopic devices handling and large geochemical and structural dataset management.

It involves partners from the three end-members of the knowledge triangle:

• Education through Lorraine University (particularly with the French national geosciences engineering school (ENSG) and the geosciences department of the University, Nancy, France), Tallinn University of Technology (Estonia) and Madrid polytechnic school (UPM, Spain
• Research through the Finnish geological survey (GTK), the Lorraine University (GeoRessources laboratory),
• Industry through the CREGU (Nancy, France) and Fraunhofer (Germany) companies.

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TRIGGER

Le CNRS initie et pilote la création d’un GDRI (Groupement de Recherche International) intitulé TRIGGER pour Transdisciplinary Research on Iranian Geology, Geodynamics, Earthquakes and Resources. Ce GDRI est piloté côté français par l’Institut des Sciences de la Terre à Paris, le laboratoire Géosciences Montpellier, l’Institut de Physique du Globe de Strasbourg, le laboratoire Isterre de Grenoble, le  laboratoire  GeoRessources  de  Nancy  et le CEREGE d’Aix-Marseille. Les partenaires iraniens regroupent le Geological Survey of Iran, le Research Institute for Earth Sciences deTéhéran, le National Cartographic Center of Iran, l’Institute for Advanced Basic Studies de Zanjan, l’International Institute of Earthquake Engineering, de Téhéran et les Universités de Birjand et de Téhéran.

Le démarrage de ce nouveau projet s’est concrétisé par une visite à Téhéran les 9 et 10 octobre derniers des représentants français qui ont été accueillis par leurs partenaires iraniens et l’ambassade de France qui soutient l’initiative. Les prochaines étapes visent à créer des actions de recherche partagées et à organiser un séminaire à Téhéran mi 2017 focalisé sur les trois axes de coopération suivants :

• Géodynamique (géologie structurale, pétrologie, géochimie, géochronologie, stratigraphie, géodésie spatiale, imagerie sismique, sismologie, paléo-sismologie, modélisation thermo-mécanique),
• Risques naturels (sismique, gravitaires),
• Ressources minérales (métallogénie, géochimie, fluides, valorisation).

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ROSTOCK'H

• Début du projet : 28 novembre 2016
• Durée : 4 ans
• Budget : 3,8 M€

Risques et Opportunités du STOCKage géologique d’Hydrogène en cavités salines en France et en Europe

Le projet ROSTOCK-H s’inscrit dans le contexte de la transition énergétique en vue de stocker l’hydrogène en réservoir géologique souterrain. L’hydrogène est produit par électrolyse de l’eau en période de surproduction d’électricité par les renouvelables. Le stockage géologique de ce gaz en cavité saline qui reste la solution la plus pertinente, demeure cependant très peu étudié en dépit du comportement spécifique de l’hydrogène (forte réactivité et mobilité).

Le projet ROSTOCK-H vise à :

• améliorer la compréhension du comportement de l’H2 en interaction avec le sel au sein de la cavité et du massif rocheux environnant,
• développer  des  modèles  numériques  multi-échelles en mesure de décrire et prédire le comportement géochimique ainsi que thermo-hydro-mécanique des cavités salines et leur encais- sant,
• évaluer les conditions de sécurité du stockage de l’hydrogène et mettre en place un suivi appro- prié pour la gestion des risques,
• analyser les conditions de viabilité économique de ce type de stockage et leur acceptabilité socié- tale à l’échelle européenne.

Ce projet, financé dans le cadre du GIS Géodénergies est coordonné scientifiquement par GeoRessources en collaboration avec Air Liquide (porteur industriel) et plusieurs autres partenaires (Armines/Mines ParisTech, INERIS, Geostock, LCPME et Interpsy). Le montant total du budget est de 3.8 M€ pour une aide ANR demandée de 1,6 M€ sur une durée de 4 ans (Novembre 2016-Novembre 2020).

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REFLET

Le  programme  REFLET  a  pour  objectif de développer une méthodologie pour la construction d’un modèle conceptuel de REservoir géothermique de type FailLe dans un contexte de fossé d’EffondremenT (France). L’objectif industriel poursuivi par Fonroche Géothermie et ElecTerre est de produire un fluide à une température de 150°C et avec un débit de 250 à 350 m3.h-1 à partir de doublets forés à des profondeurs comprises entre 3500 et  5000  mètres  de  profondeur.  Les  cibles se situent dans les bassins d’effondrement oligocènes, Fossé Rhénan, Fossé Rhodanien, Fossé des Limagnes et dans le substratum de ces bassins ou à l’interface entre ce substratum et leur remplissage. Outre les deux partenaires industriels  et  le  BRGM,  ce  programme  fait appel aux compétences de trois laboratoires universitaires. GeoRessources intervient pour ses compétences développées depuis 4 ans en analyse structurale et pétrophysique, ainsi que pour  l’interprétation  géophysique,  conduisant à la définition d’un modèle géologique conceptuel. Armines réalise la modélisation des transferts, et l’ISTO-Orléans assure l’analyse pétrographique et chimique des protolithes et des remplissages de fractures.

Cette démarche s’appuie sur un processus itératif qui fait appel aux  travaux conduits dans le Fossé Rhénan dans le cadre de la thèse de Lionel Bertrand, bourse Cifre Fonroche- Géothermie, effectuée à GeoRessources et dont la soutenance est prévue en février 2017. Ces travaux ont permis de constituer une base de données pétrophysiques très importante, avec plus d’une centaine d’échantillons et une dizaine de caractéristiques mesurées pour chaque échantillon. Ces travaux ont également permis de proposer un cadre structural novateur avec un schéma d’organisation des réseaux de failles et de fractures. Ces données permettent de définir les propriétés macroscopiques et microscopiques de stockage et de transfert de ces réservoirs profonds.

Ces données ont donc permis de construire un premier  modèle  géologique  qui  sera  modifié par intégration des données acquises lors de forages réalisés au printemps 2017. Un retour d’expérience pourra ensuite permettre de faire ressortir  les  éléments  pertinents  du  modèle et permettra des transferts de concept et de méthodologie d’investigation pour les deux autres sites d’études.

Les modèles géologiques conceptuels construits pour les deux autres sites à partir des données de surface et de subsurface, seront donc implémentés du retour d’expérience du site alsacien puis des données acquises lors des forages. La réalisation des forages sur ces deux sites est prévue pour 2018.

Voir l'avancée du projet : http://www.geoven.fr/

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CO₂ DISSOLVED

The CO2-DISSOLVED project proposes to assess the feasibility of a novel CO₂ capture strategy in deep saline aquifers, combining injection of dissolved CO₂ and recovery of the geothermal heat from the extracted brine.  This alternative to standard supercritical CO₂ injection has several benefits including risk reduction and mineralization potential.  However, there are also limitations and an evaluative comparison of this dissolved injection versus standard capture and supercritical phase injection is warranted.  This proposal focuses on the capture and separation of CO₂ from low tonnage emission sources (ca. 10-150kt/yr) with local storage for sequestration. The main technical points covered by the scientific and technical program focus on:

An innovative CO₂ capture and dissolution technology (Task 1),

The efficiency of the coupled injection/geothermal heat extraction system (Task 2),

Monitoring and risk assessment (Task 3).

The results produced in these three main tasks will be used as input data for the final integration (Task 4) where application to selected test-cases (one in France, one in Germany) will allow us to conclude on the technical-economic feasibility of the whole storage concept.

The role of GeoRessources is to :

• Increase the understanding of the geochemical impact of continuous injection of CO_²-rich brine in an aquifer.
• Design of a new experimental facility dedicated to this.
• Sound experience acquired during former or ongoing experimental CCS work.

http://co2-dissolved.brgm.fr/page/co2-dissolved

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Projects of excellence

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DEEPSURF

DEEPSURF project focuses on relations between the uses of the underground, the soil and the vegetation in the context of the energy transition. Production of gases with of low CO₂ emission, sequestration of greenhouse gases, storage of radioactive wastes, and use of biomass energy will be emphasized. It will increase knowledge about complex environments and their interactions from geological deep compartments to surface, including the critical zone that hosts life. The project aims at tracking mass and heat transfers from deep to surface and their impacts and associated risks on the ecosystem and the inhabitants.

DEEPSURF is an interdisciplinary research project integrating disciplines related to geosciences, environment, mathematics, human sciences.

The objectives are:

• to propose technological solutions (sensors, software, etc.)
• to build and manage databases on matter transfer processes as well as to establish laws of behaviour to assess the consequences of these transfers,
• to propose a decision support method related to energy transition that can be transferred to other territories.

Scientific referents:

• Jacques Pironon : jacques.pironon@univ-lorraine.fr
• Corinne Leyval : corinne.leyval@univ-lorraine.fr
• Laurent Saint-André : laurent.saint-andre@inra.fr

Project manager - Tom Caquineau : tom.caquineau@univ-lorraine.fr

Communication officer - Barbara Brenachot : barbara.brenachot@univ-lorraine.fr

http://lue.univ-lorraine.fr/en/impact-deepsurf

Suivre le projet sur Twitter

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Extra & Co

Le projet Extra&Co propose de contribuer au développement de la filière Industries Extractives et de Première transformation (IEPT) - au sens du Conseil National de l’Industrie - dont le Conseil Stratégique de Filière a souligné l’importance de « Clarifier le panorama de la RI&D et favoriser la mise en relation des acteurs », mais aussi à celui du secteur des ressources énergétiques du sous-sol.

Profitant d’une convergence d’enjeux industriels et de R&D entre secteurs des ressources minérales non-énergétiques et énergétiques, ce projet ambitionne notamment de mutualiser et d’optimiser les efforts de RI&D en direction des PME/ETI.

Extra&Co est porté par quatre instituts Carnot – ISIFoR (Coordonnateur), BRGM, Mines et ICÉEL - qui forment un groupement resserré. Ce Consortium couvre l’ensemble de la chaîne de valeur de la filière, ainsi que les principaux marchés intéressés.

Extra&Co adresse trois grands segments d’innovation (Exploration, Extraction / Exploitation, maîtrise de l’impact environnemental), en se positionnant en aval de la filière « Chimie-Matériaux » et en complémentarité avec le périmètre de la filière « Éco-industries Environnement ».

Afin de répondre aux enjeux d’innovation des entreprises de la filière et d’accroitre la recherche partenariale avec les TPE-PME-ETI, le Consortium s’appuiera sur 36 plateformes technologiques, couvrant les principaux enjeux technologiques associés aux trois segments d’innovation précités.

GeoRessources porte ce projet Extra&Co pour l’Institut Carnot ICÉEL, projet labellisé dans le cadre du Plan d’Investissement d’Avenir.

http://www.extra-co.fr/

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European projects

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Regalor

• Beginning of the project: 1st July 2018
• Lasting: 4 years
• Funding: FEDER - Région Grand-Est

Regalor is a research and development project about Lorraine gas resources held by GeoRessources laboratory (Université de Lorraine – CNRS). It is carried out in partnership with a Moselle company, la Française de l’Énergie. On Grand-Est region‘s initiative and supported by the European Union.

With Regalor, it is the first time scientists are involved with industrials to give recommendations before the launching of an exploitation. Even if the context is favourable, researchers’ expertise will highlight the feasibility of a low carbon coal bed methane exploitation in Lorraine. Their mission is to decide on the impact of a coalbed methane exploitation for environmental, territorial, geologic and social matters.

The objectives are to:

Quantify the gas resources

• Definition of regional hydro-geologic models
• Compatibility between extraction methods and the gas desorption problem
• Definition of an environnemental monitoring strategy

Construct scenarios about coal bed methane evolution and its social perception

• Extraction and development of gas
• Construction of prototype well based on data from preliminary studies
• Establishment of an European demonstrator

4 innovation axis :

• Evaluation of the reserve through a 3D modelling approach of the regional geological context
• Optimisation of gas exploitation through a targeted drilling and extraction engineering, with no fracking of the geological ecosystem.
• Territorial integration and social sizing based on an integrated socio-economic approach.
• Control and minimising of environmental impacts and risks though a biogeochemical in-situ and continuous monitoring

http://regalor.univ-lorraine.fr/en/regalor-2/

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H2020 Fine Future

Innovative technologies and concept for fine particle flotation : unlocking future fine-grained deposits and Critical raw materials resources for the EU

• Début du projet : 1er juin 2019
• Durée : 36 mois
• Le consortium de 16 partenaires, dont deux français (Eramet et Université de Lorraine) est coordonné par l’Institut Helmholtz de Dresde (Allemagne)
• Financement : Union Européenne
• Contact : Lev Filippov

Des métaux critiques sont contenus dans des particules fines dont la taille, inférieure à 20 mm, les rend non valorisables. L’exploitation des gisements et le recyclage des produits en fin de vie s’en trouvent donc limités. L’objectif de ce projet de recherche est de relever ce défi, d’une part en améliorant la connaissance des phénomènes de flottation des particules fines, d’autre part en permettant le recyclage d’anciens dépôts de résidus miniers.

L’équipe Valorisation des ressources et des résidus de GeoRessources, menée par Lev Filippov, est reconnue pour son expertise en séparation des métaux et plus spécifiquement pour les techniques de flottation. Appuyée par la plateforme Steval de GeoRessources et associée au Laboratoire de Physique et Chimie Théoriques de l’Université de Lorraine, l’équipe de GeoRessources doit répondre à cet enjeu fondamental.

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LIGHTS

Rechargeable lithium-ion batteries have become indispensable for consumer electronics and for powering electric cars. However, there are currently no available tools or methods to detect lithium in actual geological context by remote sensing and its feasibility is poorly understood. As a result of technological advances, the use of hyperspectral cameras with drones is now possible to map the mineralogy of rocks. This recent tool introduces new possibilities to easily map future exploitable mineral resources and possibly enhance associated resources and reserves.

For this end, we are introducing the Lightweight Integrated Ground and Airborne Hyperspectral Topological Solution (LIGHTS) that comprises cutting edge drone, camera and software technology. It will be firstly applied to European Li-deposits. For the first time in the world, the proposed technology enables the mapping of lithium such that for a given area, the likelihood of the element is clearly displayed for each geographic point. The system requires a minimum amount of expertise on remote sensing or drone technologies, making it an ideal tool for field geologists, enabling them to focus on geology instead of technology.

The LIGHTS project brings together world-leading industrial and research organizations to develop new methods and tools for drone-based lithium exploration. The general objectives of the project are:

• To develop a software for easy and fast detection of lithium-host minerals combining drone-borne remote sensing data and field observations
• To understand how pegmatitic Li-deposits are formed. This is critical to establish how remote sensing and field observations can be used to unveil lithium deposits.

We foresee that the tools developed during the project have the potential to boost mineral exploration industry in general, resulting in increasing exploration activities in Europe and beyond, to a variety of different ore deposits and geological environments around the globe.

LIGHTS' parners :

• Beak Consultants GmbH, Freiberg, Germany
• Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, Portugal – Dep. of Geosciences, Environment and Spatial Planning
• GeoForschungsZentrum, Potsdam, Germany
• Université Claude Bernard de Lyon, France – Laboratoire de Géologie de Lyon
• Université de Lorraine (Project Leader), Nancy, France – Laboratoire GeoRessources

Contact : Jean Cauzid 

Lights.univ-lorraine.fr

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BioMore

• H2020 European Project
• September 2014
• Referents: L. Filippov et J.-J. Royer

Different supply/demand forecasts estimate a lack of (critical) raw materials leading to higher costs or even no more availability in the future at all. Although existing deposits in Europe are highly exploited to a depth of ~1 km, there are significant amounts of ore below this depth. Therefore, new methods are needed to recover the metal from these deep ores in an economic, sustainable and environmentally acceptable manner.

The BIOMOre concept is designed to channel impermeable ore bodies and bioleach metals in-situ. To achieve this, biogeochemical and geotechnological methods and models will be developed and optimized, and specialized equipment designed and built. Scientific and technological expert input will be contributed by the project partners, who come from seven European countries, Canada and the Rep. of South Africa. These experts represent the forefront of knowledge and innovation in raw materials supply.

If the theoretical results, underground tests and the critical economical assessment are positive, a second phase of the project is anticipated in which a pilot plant will be built and operated to demonstrate the applicability of the process on a larger scale. However, the pilot plant is not part of the current BIOMOre project.

http://www.biomore.info

See the movie

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STOICISM

• Launched under FP7 for the “New environmentally friendly approaches to mineral processing”
• January 2013
• GeoRessources referent: L. Filippov

The STOICISM Consortium is lead by a major industrial mineral producing company and consists of 17 partners from 8 different European countries. Key contributors on this multidisciplinary platform include several universities, specialized SMEs & corporations, an industry association, as well as applied technology and research institutes.

Focus of the STOICISM project will be to develop sustainable and innovative solutions for minerals processing routes reducing the carbon footprint of several calcined industrial minerals, thereby looking at the whole supply chain from the extraction, waste valorisation and optimisation of the functionality for the end users. More in particular, the Research Development and Innovation (RDI) technologies will be tested for the beneficiation, drying, and calcination of minerals, notably diatomaceous earth (DE), perlite and clay and new technologies for energy production will be evaluated. Eventually, the processes implemented will easily be transferable to other industrial minerals.

https://www.stoicism.eu/

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CASCEFF

• 7^e programme cadre européen pour la recherche (FP7)
• April 2014
• GeoRessources referent: T. Verdel

Escalating incidents in complex environments can lead to severe cascading effects and quickly become extremely difficult for emergency services to handle. Such incidents can have enormous consequences with respect to life, property and the environment and for both infrastructure and the general public.  These consequences can in many situations have both direct and indirect effects, not only in the immediate surrounding geographical area but also across very large areas, potentially extending across borders.

CascEff will improve our understanding of cascading effects in crisis situations through the identification of initiators, dependencies and key decision points. These will be developed in the methodological framework of an Incident Evolution Tool which will enable improved decision support, contributing to the reduction of collateral damages and other unfortunate consequences associated with large crises.

http://casceff.eu

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NewOres Eramin project

• Appel à projets ERA-MIN
• Décembre 2014
• Porteur : M. Cathelineau

Le projet NewOres vise au développement de nouveaux modèles génétiques pour les gisements de métaux rares (W, Nb, Ta, Li) de la ceinture varisque européenne et la valorisation des minerais et des résidus miniers. Les équipes françaises participantes (labex Ressources 21/GeoRessources, labex Voltaire/Orléans) et du Portugal (Université de Porto) partagent deux objectifs :

- ré-évaluer la formation des gisements de métaux rares en Europe, et particulièrement ceux localisés en France et au Portugal. Atteindre cet objectif demande une approche pluridisciplinaire qui consiste à conduire en parallèle des expériences en laboratoire et des modélisations applicables à des environnements de types magmatique et hydrothermal.

- développer une nouvelle technologie pour le traitement des minerais pauvres afin de produire des concentrés de qualité pour les procédés métallurgiques. En effet, le traitement de minerai à faible contraste de phases se heurte souvent à l’inefficacité des techniques conventionnelles de séparation.

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Fame

Flexible And Mobile Economic processing technologies

• H2020 European project
• September 2014
• GeoRessources referent: L. Filippov

FAME is an active Research and Innovation project to develop economically viable, flexible and mobile combinations of technology to exploit European ore deposits that are often relatively small in tonnage terms.  This project specifically addresses three different primary ore types: skarn, greisen and pegmatite.  These ores carry significant potential for the extraction of Critical Raw Materials.  Although these ore types are complex mineralogically and have variable metal grades they are of great strategic significance in relation to the overall resource balance of the EU.