Нашли ли мы более экологичный способ глубоководной добычи полезных ископаемых?

Новое исследование утверждает, что процесс извлечения металлов из руды с помощью водорода может сделать глубоководную добычу ценных материалов более устойчивой, чем добыча на суше.

Ряды дно океана усеяны узелками размером с теннисный мяч. Эти полиметаллические конкреции состоят в основном из марганца с небольшими количествами никеля, меди и кобальта, а также других элементов. По мере бурного развития строительства солнечной энергетики и электромобилей спрос на эти металлы растет, поскольку они являются жизненно важными компонентами аккумуляторов и проводки. Но планы по добыче полиметаллических конкреций весьма спорны, поскольку операции по их сбору потенциально могут нанести вред глубоководному дну – одной из последних нетронутых экосистем на Земле.

Несмотря на это, некоторые исследователи подозревают, что в конечном итоге будет осуществлена глубоководная добыча. «Я думаю, есть большая вероятность, что когда-нибудь люди… будут добывать конкреции», — говорит Убайд Манзур в Институте экологически чистых материалов Макса Планка в Германии. «Поэтому лучше иметь хороший процесс [for extracting metals] после майнинга, чем иметь еще один грязный процесс».

Металлургическая компанияканадская компания по глубоководной добыче полезных ископаемых, которая подала заявку на получение разрешения на глубоководную добычу от администрации Трампа, планы для извлечения металлов с использованием подхода, основанного на ископаемом топливе, с использованием кокса и метана. Его процесс включает помещение конкреций сначала в печь, а затем в электродуговую печь – более экологичную альтернативу традиционной доменной печи. Несмотря на это, компания заявляет, что ее подход приведет к выбросам 4,9 кг углекислого газа на каждый 1 кг ценных металлов.

Манзур и его коллеги нашли способ снизить выбросы, связанные с добычей полезных ископаемых. Их система не включает печь. Вместо этого конкреции будут измельчаться в более мелкие гранулы и помещаться прямо в дуговую печь, которая также содержит водород и аргон. Электроны высокой энергии, текущие от электрода в печи к таблеткам, выбивают электроны из молекул газообразного водорода, образуя плазму, которую можно нагреть до температуры, превышающей 1700°C.

Ионы водорода в плазме затем вступают в реакцию с кислородом в гранулах, удаляя оксиды из сплава и оставляя после себя чистый металл. Помимо воды, единственными побочными продуктами являются оксид марганца и лигаты марганца, которые можно использовать для производства батарей и стали.

По мнению исследователей, если газообразный водород, используемый в печи, является «зеленым» — то есть он производится путем расщепления воды с электричеством из возобновляемых источников — и электричество для работы печи генерируется из возобновляемых источников, то, по мнению исследователей, в процессе не должно выделяться CO2. Сегодня подавляющее большинство водорода производится с использованием ископаемого топлива.

Такие металлы, как марганец, встречаются как на суше, так и на морском дне, но в концентрациях примерно в 10 раз ниже. Добыча их на суше предполагает перемещение больших объемов земли, а извлечение металла из руды часто осуществляется с помощью серной кислоты. Этот процесс может привести к уничтожению тропических лесов и загрязнению рек.

Однако наземная добыча полезных ископаемых могла бы лучше регулироваться, чтобы предотвратить разрушение окружающей среды, а выплавка металлов могла бы производиться с использованием зеленого водорода и возобновляемой электроэнергии, а не ископаемого топлива, утверждает он. Марио Шмидт в Университете Пфорцхайма в Германии. В этот момент уборка конкреций с морского дна пылесосом не обязательно будет более устойчивой.

«Мы не видим каких-либо фундаментальных преимуществ глубоководной добычи полезных ископаемых с точки зрения выбросов углекислого газа», — говорит он. «Устойчивость глубоководной добычи терпит неудачу из-за угрозы, которую она представляет для биоразнообразия глубоководной флоры и фауны».

Но процесс, разработанный Манзуром и его коллегами, может помочь глубоководной добыче полезных ископаемых стать более экономически жизнеспособной, по мнению Дэвид Дай в Имперском колледже Лондона.

«Решая, как вы будете осуществлять добычу металлургии после фактического сбора ее с морского дна, вы, возможно, сможете затем раскрыть экономическое обоснование и экологическое обоснование, чтобы сделать это привлекательным», — говорит он.

Манзур подчеркивает, что исследование не направлено на пропаганду глубоководной добычи полезных ископаемых, и необходимо полностью изучить воздействие на окружающую среду.