Световният океан може да се превърне в един от най-ценните източници на суровини за бъдещата зелена икономика.

Учени от Тихоокеанската северозападна национална лаборатория (Pacific Northwest National Laboratory – PNNL) към Министерството на енергетиката на САЩ разработват иновативни технологии за извличане на критично важни метали директно от морската вода.

Ако методите бъдат успешно внедрени в промишлен мащаб, те могат значително да намалят зависимостта от традиционния минен добив и да осигурят достъп до практически неизчерпаеми ресурси.

 

Океанът – най-голямата неизползвана „мина“ на Земята

 

Морската вода съдържа почти всички химични елементи от периодичната таблица.

Повечето от тях обаче присъстват в изключително ниски концентрации, което досега правеше извличането им икономически неизгодно.

Изследователите от PNNL вече са успели експериментално да добият:

Тези суровини са от стратегическо значение за производството на електромобили, батерии, вятърни турбини, соларни панели, електроника и отбранителни технологии.

Защо магнезият е сред най-обещаващите ресурси? Макар литият да привлича най-голям обществен интерес, учените смятат, че именно магнезият предлага най-добри възможности за първите комерсиални приложения.

Причината е неговата висока концентрация в океана.

В един олимпийски басейн морска вода се съдържат приблизително: близо 3000 кг магнезий; едва 420 г литий; под 1 г никел.

 

♦ магнезий;  

♦литий;

♦никел;

♦ метали от платиновата група;

♦ редкоземни елементи.

 

Тази огромна разлика прави магнезия значително по-рентабилен за извличане със съвременните технологии.

 

Нов реактор заменя традиционните химически процеси

 

Една от най-големите иновации на PNNL е разработването на специален реактор с паралелни потоци.

При традиционния процес за добив на магнезий се използва вар, след което следват множество химически операции за пречистване.

Новата технология работи по различен начин.

Морската вода и алкален разтвор преминават едновременно през реактора, където магнезиевите йони реагират с хидроксидните йони и образуват високочист магнезиев хидроксид.

По този начин отпадат няколко сложни производствени стъпки, а крайният продукт се получава с много по-висока чистота.

 

Обезсоляването се превръща в източник на ценни суровини

 

Другият иновативен проект използва концентрираната саламура, която остава след обезсоляването на морската вода.

Обикновено този страничен продукт представлява сериозен екологичен проблем.

Изследователите обаче успяват чрез технологията BPMED (електродиализа с биполярни мембрани) да разделят соления разтвор на: киселинен поток; алкален поток.

Получената киселина впоследствие се използва за извличане на никел от минерала оливин.

При лабораторните експерименти учените постигат 37% по-висок добив на никел в сравнение със стандартната солна киселина.

Това превръща отпадъчния продукт от обезсоляването в ценна суровина за минната индустрия.

 

Морските водорасли – естествени „колектори“ на ценни метали

 

Третият проект на PNNL разчита на необичайни помощници – морските водорасли.

Някои видове натрупват минерали в концентрации, които могат да бъдат милиони пъти по-високи от тези в околната морска вода.

След събирането им биомасата се смила, обработва с киселинен разтвор и се нагрява, за да се освободят натрупаните минерали.

Учените работят и върху идеи остатъчната биомаса да се използва повторно за производство на:

 

♦ биогорива;

♦ торове;

♦ химически продукти;

♦ биоматериали.

 

Така практически целият ресурс би могъл да бъде оползотворен.

Критично важните минерали са сред най-търсените суровини в света.

Без тях е невъзможно производството на: литиево-йонни батерии; електромобили;
вятърни генератори; соларни паркове; модерна електроника; квантови технологии; отбранителни системи.

В момента голяма част от световния добив е концентрирана в ограничен брой държави, което създава сериозни геополитически рискове.

Ако океанът се превърне в икономически изгоден източник на тези суровини, това може коренно да промени глобалния пазар.

Въпреки обещаващите резултати технологията остава в лабораторен етап.

Най-големите препятствия пред внедряването ѝ са:

 

♦ високата цена на мащабирането;

♦ необходимостта от обработка на огромни количества морска вода;

♦ управлението на концентрираните солени разтвори;

♦ възможното въздействие върху морските екосистеми;

♦ енергийните разходи за промишлено производство.

 

Особено ранна е технологията за извличане на минерали чрез морски водорасли, която ще изисква създаването на мащабни системи за култивиране и обработка на биомаса.

Изследванията на PNNL показват, че бъдещето на добива на критично важни суровини може да се намира не под земята, а в Световния океан.

Комбинирането на обезсоляване, производство на химикали, извличане на магнезий и използване на морски водорасли очертава нов модел за устойчива ресурсна икономика.

Макар индустриалното приложение все още да е далеч, тези технологии могат да поставят основите на ново поколение „сини мини“, които едновременно ще осигуряват стратегически метали, прясна вода и по-ефективно използване на природните ресурси.