От редакции. Наше издание уже не в первый раз обращается к теме глубоководной добычи полезных ископаемых. В мире активно дискутируют об этом последние 3-4 года. Но дальше разговоров дело пока не идёт.
Причина лежит на поверхности: любая добыча полезных ископаемых на морском дне априори приведет к негативным последствиям, в первую очередь для обитателей мирового океана. Сначала пострадает так называемый бентос, то есть мелкие рачки, моллюски, личинки, которые составляют основной рацион питания рыб. А затем уже негативные последствия пойдут по всей пищевой цепочке. Вплоть до акул в прямом и переносном смысле.
Тем не менее, на Западе продолжают прокачивать эту тему, поскольку потенциальный ресурс у глубоководной добычи действительно велик. А главное, это довольно осязаемый альтернативный источник сырья и металлов, чтобы избавиться от китайской и не только зависимости. Очередной виток обсуждения связан с новой технологией, которую предлагают немецкие учёные. Что же они ещё придумали?
Как свидетельствуют материалы нового исследования, проведённого учёными из Института экологически чистых материалов им. Макса Планка в Германии (MPIE), процесс извлечения металлов из руды с помощью «зелёного» водорода способен сделать глубоководную добычу ценных материалов более экологичной, чем добыча на суше.
Обширные участки океанского дна усеяны конкрециями размером с теннисный мяч. Эти полиметаллические образования состоят в основном из марганца, с меньшим количеством никеля, меди и кобальта, а также других элементов. По мере бурного развития солнечной энергетики и роста парка электромобилей спрос на эти металлы растёт, поскольку они являются важнейшими компонентами тяговых батарей и проводки. Масштабирование этих технологий потребует сотен миллионов тонн новых металлов.
Однако планы по добыче полиметаллических конкреций, являющихся самым чистым источником металлов аккумуляторного качества на планете, вызывают большие споры. Поскольку операции по их сбору потенциально могут нанести вред дну морей и океанов — одной из последних нетронутых экосистем на Земле.
Тем не менее, некоторые учёные считают, что глубоководной добыче в конечном итоге будет дан «зелёный» свет.
«Я думаю, есть большая вероятность, что когда-нибудь люди… начнут добывать эти конкреции, — говорит Убайд Манзур, работающий над проблемой восстановления разбавленных минералов с помощью водородной плазмы в MPIE. — Поэтому лучше иметь хорошую технологию извлечения металлов из руды после извлечения конкреций со дна, чем ещё один грязный процесс».
Институт экологически чистых материалов им. Макса Планка в Германии.
О чём идёт речь? Основанная в 2011 году канадская компания Metals Company, занимающаяся выплавкой цветных металлов из добытых конкреций и подавшая заявку на получение разрешения от администрации Трампа на проведение таких работ, планирует применять в производственном процессе метод, который основан на использовании ископаемого топлива, в том числе коксующихся углей и метана.
Технология двухстадийная. После прохождения сушильной камеры конкреции помещаются в электродуговую печь (ЭДП) — более экологичную альтернативу традиционной доменной. Metals Company заявляет, что при таком подходе практически не образуется твёрдых отходов, но одновременно на каждый килограмм ценных металлов всё же приходится 4,9 кг выбросов углекислого газа.
Убайд Манзур и его коллеги нашли способ снизить эти выбросы. Из предлагаемой исследователями из MPIE производственной цепочки исключена обжиговая печь. Вместо этого конкреции измельчаются в более мелкие гранулы и помещаются непосредственно в дуговую печь, в которую также подаются водород и аргон.
Высокоэнергетические электроны, протекающие от электрода в печи к гранулам, выбивают электроны из молекул водорода, образуя плазму, которую можно нагреть до температуры, превышающей 1700 °C. Затем ионы водорода в плазме реагируют с кислородом в гранулах, удаляя оксиды из сплава и оставляя чистый металл. Помимо воды, единственными побочными продуктами являются соединения марганца, которые можно использовать для производства аккумуляторов и стали.
Если водород, используемый в печи, является «зелёным», т.е. производится путём расщепления воды с помощью электроэнергии из возобновляемых источников, и она же применяется для работы самой ЭДП, то, по мнению исследователей из MPIE, технология позволит обнулить выбросы CO2. Однако в настоящее время водород получают почти исключительно с использованием ископаемого топлива.
Так канадская компания Metals Company описывает глубоководную добычу ценных ископаемых.
Но, вероятно, решить проблему можно, зайдя с другой стороны. Металлы, такие как марганец, содержатся не только в конкрециях, но и в рудах на суше, правда в концентрациях примерно на порядок ниже.
Кроме того, добыча сырья на суше предполагает перемещение больших объёмов земли в ходе вскрышных работ, а извлечение металла из руды часто осуществляется с помощью серной кислоты. Этот процесс может привести к уничтожению тропических лесов и загрязнению рек.
Для сохранения окружающей среды профессор Марио Шмидт из Университета Пфорцхайма в Германии предлагает лучше регулировать наземную добычу полезных ископаемых, а выплавку металлов производить с использованием экологически чистого водорода и возобновляемой электроэнергии, а не ископаемого топлива.
В этом случае извлечение конкреций со дна моря не обязательно стало бы наиболее экологичным методом.
«Мы не видим каких-либо фундаментальных преимуществ глубоководной добычи с точки зрения углеродного следа, — говорит профессор Шмидт. — Устойчивость глубоководной добычи остается под вопросом, поскольку она представляет угрозу для биоразнообразия глубоководной флоры и фауны».
Есть и другой, немаловажный аспект проблемы — экономический. Дэвид Дай из Имперского колледжа Лондона, оценивая разработанный Убайдом Манзуром и его коллегами из MPIE процесс, отмечает: «Решив проблему извлечения металлургических материалов после поднятия конкреций со дна моря, можно повысить экономическую и экологическую привлекательность этого метода».
Тем не менее, сам Убайд Манзур подчёркивает, что исследование, проведённое в MPIE, не направлено на пропаганду глубоководной добычи полезных ископаемых, и требуется всесторонне изучить её воздействие на окружающую среду.
Перевод Виктора Симионова
по материалам сайта https://www.newscientist.com
