Добыча золота из морской воды — вопрос времени?

Золото, содержащееся в водах Мирового океана, современными методами рентабельно получить невозможно — оно слишком мелкое, частицы металла невидимы и находятся во взвешенном состоянии. Если такая технология однажды появится, то это изменит всю горнодобывающую промышленность мира.

Золото попадает в моря и океаны различными путями. Прежде всего, оно выносится реками, которые на своем пути размывают золотосодержащие породы, растворяют некоторое количество освободившегося золота и несут в своих потоках мельчайшие золотые пылинки. Так, согласно расчетам, река Амур ежегодно выносит в Татарский пролив более 8 тонн золота, что превышает годовую добычу ряда золотодобывающих стран.

Часть золота попадает в море из метеоритного вещества. В книге Л.В.Фирсова указывается, что ежегодно в атмосфере земли распыляется около 3500 тонн метеоритного вещества, в котором находится примерно 18 кг золота. Следовательно, только за последний миллион лет в земной атмосфере было распылено 18 тысяч тонн золота, большая часть которого в конечном итоге попала в Мировой океан.

По наблюдениям французских ученых вулкан Этна на острове Сицилия ежедневно вместе с пеплом выбрасывает в атмосферу в виде мельчайших частиц 2,5 кг золота.

Золото также попадает в океан из золотосодержащих горных пород, имеющих выходы к береговой зоне или на морском дне. Так, в районе полуострова Рейкьянес (Исландия) ученым удалось найти термальный источник, рядом с которым концентрация золота в миллионы раз превышает концентрацию в обычной морской воде. Специалисты Центра океанических исследований им. Гельмгольца (англ. Helmholtz Centre for Ocean Research, GEOMAR) в Киле (Германия) установили, что в геотермальных водах Рейкьянеса содержится по меньшей мере 10 т золота. Согласно их предположению, во время циркуляции по подземным породным колонкам морская вода аккумулирует частицы драгоценного металла, и обратно она поступает, уже насыщенная золотом.

Большая часть золота осаждается и накапливается в морских осадках, но мельчайшие частицы остаются во взвеси морской воды.

Идея извлечения золота, взвешенного в морской воде, — не нова, ей уже более 150 лет. В 1872 году британский химик Эдвард Сонстадт сообщил, что обнаружил золото в морской воде. Это открытие подтолкнуло к действию как изобретателей, так и мошенников всех мастей.

Самая крупная афера того времени попала на первые полосы газет. Прескотт Форд Джерниган, священник из Новой Англии, заявил, что изобрел машину, собирающую золото из морской воды. Он назвал ее «Золотым накопителем» (от англ. “Gold Accumulator”). Его устройство якобы работало на электричестве и ртути. Джерниган вместе со своим другом Чарльзом Фишером учредили целую компанию, Electrolytic Marine Salts Company. Чтобы найти финансовую поддержку своему детищу, они объявили, что в водах одного только пролива Лонг-Айленд столько золота, сколько хватит на оплату всех долгов и наполнения казны США. Более того, для потенциальных инвесторов даже была организована демонстрация процесса извлечения.

К концу 1898 года компании удалось собрать миллион долларов, и они открыли фабрику в Любеке (штат Мэн), намереваясь выпустить тысячу «Золотых накопителей». Но скоро все стало меняться, некоторые инвесторы решили поподробнее взглянуть на деятельность предприятия… Когда правда всплыла, Джерниган бежал в Европу и смог таким образом избежать тюрьмы, а о Фишере до сих пор ничего не известно.

Однако этот громкий скандал не смутил прочих изобретателей. По другую сторону Атлантики Генри Клэй Булл (Henry Clay Bull) подал заявку на патент, в котором он описал метод «всасывания золота из соленой воды». Этим патентом так никто никогда и не воспользовался.

Патенты по добыче золота из морской воды в начале XX века сыпались, как из рога изобилия. Однако все попытки не давали главного — золота.

Одну из наиболее серьезных попыток решить проблему сделал немецкий химик Фриц Габер. В 1920 году в Германии был тайно создан комитет по поиску способа извлечения золота из морской воды. Для работы были созданы методики точнейшего анализа содержания золота (с чувствительностью до 1×10^-10 г/л), а также методы повышения концентрации его в воде (до 10 тысяч раз).

После трех лет секретной работы над этой проблемой Габер уверовал в свое дело: если доверять его анализам, то вода океана содержит в среднем от 5 до 10 мг золота на кубический метр.

Экономические расчеты были обнадеживающими: добыча нескольких миллиграммов золота на тонну морской воды покроет производственные затраты, а превышающие это количество 1 или 2 мг пойдут в прибыль.

Осуществление проекта согласились финансировать такие концерны, как «Предприятие по выделению серебра и золота» (Degussa) во Франкфурте-на-Майне и «Банк металлов». Габер начал создавать свою плавучую опытную лабораторию. Он хотел планомерно обойти Мировой океан, чтобы исследовать, в каких его водах больше всего золота.

На перестроенной канонерке «Метеор», которую переоборудовали в «океанографическое исследовательское судно», исследователи вышли в море в апреле 1925 года. Они должны были возвратиться из своего путешествия в начале июня 1927 года.

Циркулируя туда-сюда между побережьями Америки и Африки, экспедиция отобрала свыше 5000 проб воды, которые были отосланы в специальных запломбированных сосудах в институт в Берлин-Далеме. Еще несколько сот проб были получены с других кораблей из бухты Сан-Франциско и с побережий Гренландии и Исландии. Советские коллеги прислали Габеру образцы воды из Северного Ледовитого океана.

В мае 1926 года в докладе «Золото в морской воде» Фриц Габер впервые открыл тайну — он сообщил о шансах получения золота из морской воды. И приведенные им данные были уничтожающими: «Золота из Мирового океана не будет!».

Оказалось, что результаты первых анализов были неверные! В расчеты вкрались методические ошибки, которые давали завышенное содержание золота в морской воде. Слишком велика была вера в классическое химическое пробирное искусство! Кроме того, вначале не было навыков по разделению микроколичеств золота и серебра, в результате чего выделялось золото вместе с серебром. Не была учтена возможность занесения микроколичеств золота извне. Золото в виде следов присутствует повсюду: в реактивах, сосудах, посуде. Это небольшие количества, но их достаточно, чтобы исказить результат микроанализа и привести к завышенным значениям.

Профессору Габеру потребовалось длительное время, чтобы найти источники ошибок и исключить их. С помощью усовершенствованного метода он смог определить с достоверностью даже миллионную часть миллиграмма (10^-9 г) золота. В итоге вместо 5–10 мг золота в кубическом метре морской воды Габер нашел лишь тысячную долю: в среднем от 0,005 до 0,01 мг. Только у побережья Гренландии содержание золота возросло приблизительно до 0,05 мг/м³. Однако золото такой концентрации можно было найти лишь в воде, полученной после таяния пакового льда.

Габер исследовал также золотоносную реку Рейн. Он учитывал тот факт, что еще сто лет назад в землях Бадена на приисках этой реки добывали золото для чеканки своих монет. Габер обнаружил в среднем 0,005 мг золота на кубический метр воды. С водой Рейна уплывает ежегодно почти 200 кг золота, растворенного в более чем 63 миллиардах кубических метров воды. Однако кто его добудет? Габер не видел возможности для рентабельного извлечения такого золота. С его точки зрения рейнское золото не представляло ничего привлекательного.

Разочарованный ученый считал, что, возможно, где-нибудь в Мировом океане и существуют пространства, в которых благородные металлы находятся в концентрациях, благоприятствующих их промышленному осовению. Но Габер смирился: «Я отказываюсь искать сомнительную иголку в стоге сена».

Однако исследования продолжались. В 1930-х компания Dow Chemicals сообщила Американскому химическому обществу о разработке нового процесса. Его возможности были продемонстрированы на примере бромида — вещества, до того считавшегося трудным в извлечении. Помимо бромида, компания намеревалась найти способ выделения золота из морской воды. Но в дальнейшем сообщений о практических результатах исследований не последовало.

В 1941 году в газете Times был опубликован материал, в котором говорилось, что некий профессор разработал метод получения золота на основе процесса извлечения бромида. Изобретатель Колин Финк даже подал заявку на патент, но его идея так и не была реализована.

Американский исследователь Генри Балл более 30 лет назад установил, что в морской воде золото содержится в виде иодида. Иодид золота (AuI) — твердое вещество лимонно-желтого цвета с плотностью 8,25 г/см³, разлагается на элементы при нагревании до 177 °С. Восстанавливается диоксидом серы или монооксидом углерода до золота. В результате исследований Балл предложил извлекать золото из морской воды с помощью негашеной извести. По его расчетам, на 4,5 тыс. тонн воды требуется всего 1 тонна извести. Принцип действия установки Балла был прост. Во время прилива морская вода поступает в бассейн, где смешивается с известковым молоком. Через определенный промежуток времени, уже будучи отработанной, через сливную трубу она сбрасывается обратно в море. Остающийся на дне осадок перекачивается в отстойник, откуда транспортируется к месту переработки для извлечения золота.

Для реализации этого способа требуются многомиллионные вложения в строительство бетонной плотины, а также укладки труб для отвода отработанной воды в море.

Инженер Русских В.И. предложил более дешевый и безотходный способ извлечения золота. Он предлагал использовать вместо негашеной извести золу тепловых электростанций. Эта зола содержит не менее 10% негашеной извести, поэтому для обработки 4,5 тысяч тонн морской воды потребуется примерно 10 тонн золы. В настоящее время отвалы золы от тепловых электростанций составляют более 10 млрд тонн. Она используется очень мало. Простой расчет показывает, что данный метод в тысячу раз менее затратен, чем другие способы извлечения золота из воды. Кроме того, уже в настоящее время этот способ легко окупит себя в течение года, даже при условии 20% извлечения золота из морской воды. В случае попутного извлечения из морской воды редких, благородных рассеянных металлов время окупаемости сократится в несколько раз.

Наиболее сложное в реализации этого способа — это выбор места строительства затопляемого бассейна. Идеальное место должно быть расположено недалеко от водных течений, с регулярными приливами и отливами, берег должен быть из твердых пород (например, гранита, известняка и т.п.), вдалеке от населенных пунктов, рядом с железнодорожными путями. Выполнение этих требований позволит снизить стоимость сооружения бассейна.

Ионообменные смолы — новые надежды

Значительные исследования по извлечению золота из морской воды были выполнены после разработки технологии извлечения золота из растворов с помощью ионообменных смол. Такие смолы захватывают частицы золота и накапливают их. Сегодня ионообменные смолы широко используются в промышленности на золотоизвлекательных фабриках, где с их помощью золото извлекается из цианистых растворов. Смола после насыщения золотом в специальных установках очищается от золота и может использоваться повторно, что снижает стоимость процесса.

 Предлагается еще несколько способов извлечения золота с использованием смол. Один из них заключается в том, что смолой покрываются днища океанских кораблей. Пока корабль плывет, смола собирает золото из воды. Через некоторое время смолу с днища корабля можно снять и извлечь из нее золото.

Еще одна идея — покрыть ионообменной смолой специальные плавучие уловители в виде сетей или полотнищ. Корабль тащит за собой уловитель, и когда смола «насытится» золотом, уловитель отправляют на очистку.

Полимерная губка: новый метод извлечения золота из воды

В журнале Американского химического общества была опубликована статья, в которой говорилось о том, что ученые нашли новый метод извлечения золота из электронного лома, сточной и морской воды, то есть практически из чего угодно. На основе ионов железа, 1,3,5-бензолтрикарбоксилата и поли-пара-фенилендиамина была разработана специальная полимерная структура. Полимер действует как губка, сорбируя и удерживая золото. Затем губка уничтожается, а драгоценный металл извлекается.

  Некоторые исследователи полны энтузиазма и оптимизма по поводу данного метода. Его создатели заявляют, что каждый грамм полимерной губки может поглощать 1 г золота. При этом технология позволяет извлекать до 99% драгоценного металла из жидкости всего за 2 минуты.

  Ограниченные испытания метода в лабораторных условиях показали достаточно привлекательные результаты, но до того момента, когда с его помощью в действительности можно будет извлекать золото из морей и океанов, еще далеко.

Бактерии-золотоизвлекатели

Интересную идею по извлечению золота из морской воды предложили ученые Гейдельбергского университета и Немецкого центра исследования рака. Они полагают, что осаждать драгоценный металл из жидкости помогут специальные бактерии Delftia acidovorans. Эти микроорганизмы встречаются только рядом с месторождениями золота, адаптированы к окружающей среде и способны усваивать металл из растворов даже с низкой концентрацией. Исследователи выделили необходимые гены и внедрили их в более распространенные бактерии типа E.coli. Заявка на патент уже подана.

Что ожидать в будущем

Экономика извлечения золота зависит прежде всего от его содержания в морской воде. До сих пор данные по этому вопросу неоднозначные. Разработанный и освоенный в последние десятилетия нейтронно-активационный метод анализа состава жидкостей позволил провести интересные исследования. Сотрудники научно-исследовательского судна «Михаил Ломоносов» вели исследования именно этим способом.

В тропической зоне Атлантического океана они проанализировали на золото 89 проб морской воды, взятых в разных точках и на разной глубине, даже с глубины более пяти километров. По данным исследований, средняя концентрация драгоценного металла в морской воде значительно выше ранее установленной. В некоторых пробах золота оказалось почти в тысячу раз больше, чем можно было ожидать. Это подтверждает высказанное ранее предположение о том, что в разных местах и на разных глубинах содержание золота меняется очень значительно.

Случится ли это когда-нибудь?

То, что золото содержится в морской воде — сомнений не вызывает. Даже несмотря на то что его концентрации низкие, общее количество золота в Мировом океане оценивается в тысячи тонн. Этого достаточно, чтобы привлекать ученых и инвесторов. Сложность заключается не в извлечении золота как такового, а в рентабельности процесса. При сегодняшнем уровне развития техники задача извлечения золота из морской воды разрешима, но экономически выгодного способа пока не предложено. Любой проект обречен, пока на получение драгоценного металла стоимостью 1 долл. будет необходимо тратить 2 доллара.

Но цена золота растет. Количество месторождений золота на суше уменьшается. Исследования океана продолжаются. Поэтому, кто знает, откуда будет выгоднее добывать золото через несколько десятков или сотен лет?

https://zolotodb.ru/