В морской воде скрыты запасы лития и магния на 50 000 лет: как их добыть?

Обычно добыча полезных ископаемых ассоциируется с карьерами, шахтами и горами породы. Но ценные металлы находят и под водой, а американские исследователи предлагают пойти ещё дальше — извлекать их прямо из морской воды. В ней растворены литий, магний, никель и другие важные для современной техники вещества. По их оценке, всего в 0,1% морской воды содержится столько лития и магния, что при полном извлечении человечеству хватило бы этих запасов минимум на 50 000 лет. На первый взгляд, это готовое решение сырьевой проблемы. На деле же найти минералы в океане гораздо проще, чем дёшево достать их оттуда.

Откуда в морской воде запасы лития и магния на 50 000 лет

Сколько лития и магния содержится в морской воде

Морская вода кажется обычной солёной жидкостью, но на самом деле это очень разбавленный минеральный раствор. Её состав в среднем похож в разных частях света, поэтому одна удачная технология теоретически может работать сразу во многих прибрежных регионах.

Литий уже добывают из богатых минералами подземных рассолов, но в океане его концентрация намного ниже.

Наглядный пример — олимпийский бассейн, заполненный примерно 2,3 миллиона литров морской воды. В нём будет около 2980 килограммов магния, но всего 0,42 килограмма лития и меньше грамма никеля.

Именно поэтому магний извлекать сравнительно удобно, а за литием приходится буквально охотиться. Чтобы получить заметное количество редкого элемента, нужно прокачать и обработать колоссальный объём воды. Это требует энергии, оборудования и денег.

Запасы на 50 000 лет — не готовое месторождение, которое можно начать разрабатывать завтра. Это оценка общего количества веществ при условии, что их удастся извлекать полностью и достаточно дёшево.

Ещё больше познавательных статей вы найдёте в нашем Telegram-канале. Подпишитесь прямо сейчас!

Как из морской воды получают магний

Исследователи создали проточный реактор, в котором рядом движутся два потока: морская вода и гидроксид натрия. Там, где жидкости соприкасаются, образуется твёрдый гидроксид магния, который можно собрать.

По сути, это конвейер: нужное вещество само выпадает из раствора в осадок. При этом гидроксид магния уже востребован промышленностью, поэтому его не обязательно превращать в чистый металлический магний с помощью дополнительных реакций.

Сам магний относится к популярным лёгким металлам и применяется в корпусах техники, двигателях и различных сплавах.

В реакторе из морской воды выпадает белый осадок гидроксида магния

Сама идея добычи магния из моря не новая. В США этот метод широко использовали после Второй мировой войны, а затем страна перешла на импорт. Новый вариант сокращает несколько стадий обработки и рассчитан на модульную установку рядом с уже работающей инфраструктурой.

Опреснительные заводы могут стать морскими шахтами

Самое логичное место для такой системы — завод по опреснению воды. Он и без того ежедневно забирает из моря огромные объёмы жидкости, а после опреснения остаётся солевой рассол. Поэтому отдельную насосную инфраструктуру строить не придётся, и сырьё для дальнейшей переработки уже есть.

Расчёты для опреснительного предприятия в Карлсбаде, штат Калифорния, дают внушительную цифру. При стопроцентном извлечении установка могла бы производить 524 000 килограммов гидроксида магния в день. Это более чем втрое превышает нынешнее ежедневное потребление этого вещества в США.

Откуда в морской воде запасы лития и магния на 50 000 лет

Стопроцентное извлечение — идеальный сценарий, а не обещанная производительность. Но даже как ориентир эта цифра показывает масштаб: вода сначала отдаёт полезный минерал, а затем отправляется на обычное опреснение.

Оставшийся концентрированный рассол тоже предлагают не выбрасывать. С помощью электричества его можно разделять на кислотные и щелочные растворы, необходимые для дальнейшей переработки минералов. Полученная таким способом кислота в лабораторных испытаниях извлекала никель на 37% эффективнее, чем обычная соляная кислота.

Водоросли помогут собирать редкие элементы

К добыче можно подключить и морские водоросли. Они умеют накапливать тяжёлые металлы, а концентрация некоторых критически важных веществ в их тканях бывает до миллиона раз выше, чем в окружающей воде.

При биполярном мембранном электродиализе морская вода прокачивается через прибор, который с помощью электричества расщепляет воду и удаляет кислоту. Побочный кислотный продукт можно использовать для выращивания морских водорослей с целью накопления и извлечения критически важных минералов.

Это не значит, что скоро появятся плантации «литиевой капусты». Исследователям ещё предстоит выяснить, какие виды водорослей лучше собирают разные элементы, как их выращивать и насколько выгодно извлекать накопленные вещества.

Такой подход позволяет использовать почти все части процесса. Из морской воды можно получать минералы и пресную воду, из рассола — полезные химические растворы, а из выращенной биомассы — удобрения, топливо и другие продукты.

Главная проблема пока не в запасах, а в стоимости и масштабе добычи. Технологии должны перерабатывать огромные объёмы воды, не расходовать слишком много энергии и не вредить морским экосистемам.