Сокровища царя морского: Подводные редкоземельные
Сегодня без тех или иных редкоземельных элементов (лантана, неодима, европия, иттербия и проч.) невозможно, наверное, ни одно высокотехнологичное производство. Они используются в электронных компонентах, двигателях и оптике, атомной промышленности и машиностроении, в качестве химических катализаторов и в составе сложных материалов и сплавов.
Если в 1980 г. человечество ежегодно потребляло около 30 тыс. т этих металлов, то в 2010 г. — уже 120 тыс. т, что, кстати, больше, чем удалось добыть (112 тыс. т). Действительно, недаром они получили такое запоминающееся название: в земной коре редкоземельные элементы встречаются достаточно редко, и за доступ к их источникам крупнейшие корпорации и державы мира активно соперничают друг с другом. Вдобавок, добыча их исключительно опасна и вредна, так что основным производителем редкоземельных элементов сегодня выступает Китай (97% мирового производства), который налагает жесткие ограничения на их экспорт, стараясь оставлять по максимуму для нужд собственной промышленности. Все это приводит к быстрому росту цен.
Этот расклад может изменить новое исследование японских исследователей во главе с Ясуширо Като (Yasuhiro Kato), которые обнаружили, что на океанском дне редкоземельные металлы можно добывать в изрядных количествах. К сожалению, пока что такая добыча исключительно дорогостояща и неблагоприятна для состояния океанской биосферы, но в будущем океан вполне может стать важнейшим источником этих элементов. По расчетам ученых, с 1 кв. км морского дна в Тихом океане, в области их максимальной концентрации, можно обеспечить до 20% ежегодных потребностей человечества в редкоземельных металлах.
В качестве источника редкоземельных элементов морское дно рассматривается уже достаточно давно. Суть в том, что океанские гидротермальные источники — в том числе знаменитые «черные курильщики» — выбрасывают их в значительных количествах из-под земной коры. Растворенные в горячей воде, металлы быстро оседают в составе железомарганцевых конкреций, похожих на картофелину агрегатов, состоящих, в основном, из железа и марганца с примесями других элементов. В этом виде они и остаются на морском дне.
Японские ученые во главе с Като провели количественную оценку этого потенциального источника редких элементов. Они взяли около 2 тыс. проб осадков из 78-ми точек со дна Тихого океана и, проведя их анализ, пришли к выводу, что содержание в них редкоземельных металлов достигает 0,1% в окрестностях Гавайских островов и 0,2% — в южных регионах. На первый взгляд это не так много, но эти цифры на несколько порядков выше, чем для разрабатываемых сегодня в том же Китае пород земной коры.
Некоторые такие придонные отложения имеют толщину до 70 м. Ученые подсчитали, что 1 кв. км породы вокруг только одного из гидротермальных источников близ Гавайев содержит около 25 тыс. т редкоземельных элементов, а в общей сложности океанское дно может хранить их более 110 млн т.
К сожалению, пока что доступность этих сокровищ для нас — под большим вопросом. О возможности их добычи специалисты говорят с большим скепсисом, считая ее не более реалистичной, нежели не раз обсуждавшуюся перспективу добычи ископаемых ресурсов на Луне или на астероиде. Кроме того, как замечает эксперт Гарет Хатч (Gareth Hatch), в действительности содержание редкоземельных элементов на большинстве месторождений сегодня достигает 3−10%, а упомянутые Като с коллегами цифры о Китае делают добычу экономически обоснованной как раз благодаря легкодоступности этой глинистой породы. Чего — увы — нельзя сказать о месторождении, расположенном на глубине 4−5 км.
С другой стороны, Крэг Смит (Craig Smith) замечает, что добыча со дна железомарганцевых конкреций может оправдать себя благодаря наличию в них и других ценных элементов — таких, как медь и никель. В итоге, по его мнению, этот ресурс наверняка начнут разрабатывать не далее, как через десять лет.
Читайте также о богатствах Арктики: «Кладовая Снежной Королевы».
По публикации Nature News