استخراج الذهب من مياه النهر عن طريق التحليل الكهربائي أين يمكن العثور على وكيفية استخراج الذهب من الماء؟ الذهب من ماء البحر

هناك 10 10 أطنان من المواد المختلفة الذائبة في المحيط العالمي، وجميعها معروفة في القشرة الأرضية. ينقل تيار الخليج وحده 3 ملايين طن من الأملاح المختلفة في الثانية. في الماضي البعيد، كانوا يتلقون من البحر بنفس الطريقة تقريبًا كما هو الحال اليوم - عن طريق التبخر. وباستخدام تكنولوجيا متطورة يتم استخلاص الصوديوم والبوتاسيوم والكلور والمغنيسيوم والكالسيوم والبروم والليثيوم.

الحصول على الذهب

لفترة طويلة كان الإنسان يحلم باستخراج الذهب من مياه البحر. وبدا الأمر حقيقيًا جدًا أن ألمانيا ستدفع تعويضات الحرب العالمية الأولى بالذهب "البحري". وقد تم ذلك من قبل الحائز على جائزة نوبل ف. هابر. ومع ذلك، على الرغم من أن السفينة كانت مجهزة تجهيزًا جيدًا، وكانت الحملة مدعومة ومجهزة جيدًا، إلا أنه لم يحدث شيء: فقد بلغت قيمة كل الذهب المستخرج من مياه البحر 0.0001 دولار، أي أنه تم الحصول على 0.09 ملليجرام فقط من 15 طنًا من الذهب. ماء .

حصل العالم السوفيتي أ. دافانكوف على متن السفينة "ميخائيل لومونوسوف" على مليجرام من الذهب باستخدام عمود التبادل الأيوني من 500 طن من الماء. هذا، بالطبع، لا يكفي، ولكن هناك الكثير من السفن، لذلك يتعلق الأمر بتركيب مصائد قابلة للاستبدال. المواد الماصة الطبيعية - الحمأة - قامت بالفعل بعمل مماثل. وفي الرواسب السفلية للبحر الأحمر يحتوي الطمي على 5 جرامات من الذهب لكل طن من الرواسب. على ما يبدو، يتم ذوبان أكثر من 10 ملايين طن من الذهب في محيطات العالم. وهذا أمر مهم بالفعل. ومع ذلك، هذا ليس كل الذهب الذي جاء من القارات. وهكذا فإن المياه العذبة لبعض الأنهار تحتوي على ما يصل إلى 16 كلارك من الذهب. أين هي؟ في طين الرواسب الساحلية؟ إذا كان الأمر كذلك، فيمكن اكتشاف هذه الودائع.

يتم تقدير محتوى الذهب في مياه المحيط بشكل مختلف: وفقًا لـ S. Arrenis (1902)، يحتوي الذهب على 6 ملليجرام لكل طن، وفقًا لـ G. Putnam (1953) 0.03-44، ووفقًا لبيانات عام 1974، 0.04-3.4 ميكروجرام لكل لتر تم تحديد حالة المعدن في: معلقات الجسيمات الدقيقة، والغرويات، والأيونات المعقدة AuCI 2 وAuCI 4، ومركبات الذهب العضوي.

كيف حاولوا استخراج الذهب؟ هناك طرق عديدة: تم سحب أكياس البايرايت خلف السفينة؛ تم غسل سبعة جرامات من برادة الزنك المحتوي على الرصاص مع 550 لترًا من الماء وتم الحصول على 0.6 ملليجرام من الذهب و1.1 ملليجرام من الفضة؛ تم استخدام الزيوليت، البيرميوتيت، فحم الكوك، الخبث، كلنكر الأسمنت، الفحم، الخث، دقيق الخشب، كبريتيت السليلوز، مسحوق الزجاج، كبريتيد الرصاص، الكبريت الغروي، الزئبق المعدني، هيدروكسيد المغنيسيوم (في عام 1925، 5 ملليجرام من الذهب من 2 طن من الماء)، راتنجات التبادل الأيوني (أ. دافانكوف، 1956). ومع ذلك، لا يزال الذهب يثير اهتمام الناس. في مياه البحر، لـ 11 أيونًا رئيسيًا (CI -، SO 2\4، HCO 3 -، CO 2\3-، Br -، F -، H 2 BO 3-، Na +، Ca 2+، K +) هناك هي 99.99 في المئة. وبطبيعة الحال، هذه المعلومات تقريبية تماما. في الواقع، مياه البحر عبارة عن مجمع معقد من المحاليل الأيونية والغروانية، والمعلقات المعدنية، والغازات، والمخلفات العضوية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر تكوين مياه البحر بالنفايات الصناعية. وهكذا، زاد محتوى الرصاص 10 مرات خلال نصف القرن الماضي. ظهرت مناطق خاصة - "واحات المعادن".

تعدين المعادن الأخرى

وفي عام 1948، اكتشفت السفينة السويدية ألباتروس مصادر قاعية للمحلول الملحي الساخن المحتوي على معادن في البحر الأحمر. حددت الأعمال التفصيلية التي تم إجراؤها على سفينة ديسكفري في عام 1966 ثلاثة منخفضات كبيرة يزيد عمقها عن كيلومترين، حيث تم العثور على محلول ملحي بدرجات حرارة تصل إلى 56 درجة مئوية وتركيز ملح بنسبة 26 بالمائة.

في طبقة يبلغ سمكها 200 متر في منخفضات أتلانتس 2، السلسلة والاكتشاف، تبلغ محتويات الحديد والمنغنيز والزنك والرصاص والنحاس والذهب والفضة والإنديوم والكوبالت والكادميوم والزرنيخ والزئبق عشرات الآلاف من العناصر. مرات أعلى. تم العثور على تركيزات عالية من الكبريتيدات في الرواسب في قاع المنخفضات. وتقع تحت هذه الرواسب صخور كربوناتية قاحلة، والتي يوجد تحتها البازلت. بدأ ترسب الخامات منذ 13 ألف سنة. لقد ثبت أنه منذ عام 1964، تزايدت مستويات المحلول الملحي. لذلك، في عام 1973 وصلت درجة الحرارة إلى 62 درجة مئوية.

وقد تم بالفعل تقدير الطمي الحامل للخام بالأمتار المكعبة والأطنان والدولار، ولكن يبدو أن الاستخدام العملي لهذا النوع غير المعتاد من الرواسب بعيد المنال. وفي مساحة تزيد عن 2 مليون كيلومتر مربع، تم أيضًا إنشاء رواسب حاملة للمعادن مرتبطة بمناطق الصدع والبراكين تحت الماء. أهميتها العملية لا تزال غير واضحة.

وفقا للتقديرات الأكثر تفاؤلا، تبلغ احتياطيات اليورانيوم على الأرض حوالي 5 ملايين طن (باستثناء بلدان رابطة الدول المستقلة)، ويحتوي المحيط العالمي على 4 مليارات طن من هذا العنصر.

أدى البحث عن مواد ماصة لبعض المعادن إلى نتائج غير متوقعة: هيدروكسيد التيتانيوم يمتص الكروم (معامل التراكم 1 مليون)، الفاناديوم (100 ألف)، المنغنيز، الحديد، النحاس، النيكل (10-100 ألف). يتم امتصاص النحاس في المبادلات الأيونية، وفي تجارب أ. دافانكوف، يتم امتصاص الفضة (2.5 ملليجرام لكل 200 جرام من المادة الماصة). وقد تم بالفعل اختبار المواد الماصة للموليبدينوم والسيزيوم والثوريوم والراديوم والروثينيوم.

اتضح أن مادة ماصة البولي إيثيلين ترسب 9/10 من الكمية الأولية للإنديوم في 20 يومًا، وأن الشيتوزان (أحد مكونات قشرة القشريات وغطاء المفصليات) يمتص الزنك والنحاس والكادميوم والرصاص والمعادن الأخرى. ومن المثير للاهتمام أن الطبيعة نفسها تقترح طريقة التكنولوجيا: عشب البحر يركز اليود والألمنيوم؛ أخصائيو الأشعة - السترونتيوم. – النيكل الكركند وبلح البحر – الكوبالت؛ الأخطبوطات - النحاس. قنديل البحر - الزنك والقصدير والرصاص؛ هولثوريان – الفاناديوم. بعض أنواع الغلال - التنتالوم والنيوبيوم. في الزحار (القمامة الغلالية) يكون تركيز الفاناديوم 10 10 (المعدن جزء من الصباغ). ورفضت اليابان استيراد الفاناديوم حيث بدأت تحصل عليه من البحر باستخدام النافورات البحرية.

في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، تم اكتشاف الذهب لأول مرة في مياه البحر. صحيح أنه بكميات ضئيلة جدًا، سرعان ما تلاشت المحادثات التي بدأت حول استخراج الذهب من المحيط.

وسرعان ما اكتشف العلماء أن بعض مركبات المعادن الثقيلة يمكن أن تترسب الذهب من المحاليل. كبريتيد الحديد والبيريت "يمتص" المعدن الأصفر بشكل مكثف بشكل خاص.

وذلك عندما حاولوا سحب أكياس من الخام خلف مؤخرة السفن. عند العودة من الرحلة، تم العثور على محتوى متزايد من الذهب في البيريت.

في عام 1902، حدد العالم السويدي الشهير سفانتي أرينيوس إجمالي كمية الذهب في المحيط العالمي. وبحسب حساباته فقد تبين أنها 8 مليارات طن. ونحن نعلم اليوم أن بيانات أرينيوس مبالغ فيها إلى حد كبير، ولكن لا توجد بيانات دقيقة حتى الآن.

تشتعل الخلافات حول متوسط ​​محتوى مياه البحر من الذهب مرة أخرى من وقت لآخر. لدى العلماء تقديرات مختلفة لمحتوى هذا المعدن في مياه البحر. وعلاوة على ذلك، هناك تناقضات في عدة مراتب من حيث الحجم.

لقد مكنت طريقة التنشيط النيوتروني للتحليل الدقيق لتركيبة السوائل، والتي تم تطويرها وإتقانها في السنوات الأخيرة، من إجراء أبحاث مثيرة للاهتمام. أجرى موظفو سفينة الأبحاث "ميخائيل لومونوسوف" الأبحاث بهذه الطريقة بالذات.

ومن خلال إبحارهم في المناطق الاستوائية للمحيط الأطلسي، صنعوا 89 عينة من مياه البحر بحثًا عن الذهب، مأخوذة من نقاط مختلفة وعلى أعماق مختلفة، حتى من عمق يزيد عن خمسة كيلومترات.

ويتم ترسيبها باستخدام كواشف خاصة، وتوضع الرواسب في مفاعل نووي. تبدأ العناصر المشععة هناك بتيار من النيوترونات في إصدار أشعة جاما - فهي تعطي "صوتًا". واستناداً إلى خصائص هذا الإشعاع المستحث، يمكن تحديد محتوى الذهب في العينة.

وفقا لميخائيل لومونوسوف، فإن متوسط ​​تركيز المعادن الثمينة في مياه البحر أعلى بكثير مما تم تحديده سابقا. تحتوي بعض العينات على ما يقرب من ألف مرة من الذهب أكثر مما كان متوقعًا.

وهذا يؤكد بشكل مقنع الافتراض المذكور سابقًا بأن محتوى الذهب يختلف بشكل كبير جدًا في أماكن مختلفة وعلى أعماق مختلفة. حتى الآن، تم التشكيك في وجود مناطق ذات تركيزات عالية من الذهب.

ولم يقم العلماء بعد بشرح أسباب مثل هذه الحالات الشاذة. يمكنك، بالطبع، أن تتذكر أنه في مناطق رواسب الذهب، تحتوي المياه الجوفية على ذهب أكثر بمئات المرات من الأماكن الأخرى.

بيانات "ميخائيل لومونوسوف"، على حد تعبير الأكاديمي أ.ب.فينوغرادوف، يمكن مرة أخرى أن "تثير المشاعر فيما يتعلق بالذهب في مياه البحر". ويعتقد الباحثون أنفسهم أن هناك حاجة إلى عمل كبير ومنهجي، وهو أمر ليس ذا أهمية علمية طبيعية فحسب، بل قد يكون له أيضًا أهمية عملية. إن التحديد الموثوق للمناطق ذات التركيزات المتزايدة من الذهب وأسباب تكوينها وظروف الوجود المستدام قد يثير مرة أخرى مسألة استخراج الذهب من مياه البحر.

اكتشف العلماء الروس طريقة لاستخراج الذهب من الماء باستخدام مادة ماصة خاصة. يتم تطبيقه على ألواح بلاستيكية ووضعه في تيار من الماء. يتم امتصاص كل الذهب من التيار على الألواح. يتم تنظيف المادة الماصة بشكل دوري من الألواح وصهرها في أفران كهربائية. بعد الصهر، يتم الحصول على الذهب في شكل سبائك.

ونظراً للاحتياطيات الضخمة من الذهب في البحار والمحيطات ومياه المناجم وفي مياه العديد من الأنهار، فضلاً عن بساطة التكنولوجيا وانخفاض تكلفتها، فمن المحتمل أن يكون من الممكن قريباً استخراج الذهب بكميات غير محدودة.

اختراع العلماء سري للغاية وصيغة المادة الماصة غير معروفة، لكن تسرب المعلومات أدى بالفعل إلى انخفاض ملحوظ في سعر صرف الذهب. منذ 4 أشهر فقط (أوائل نوفمبر 2011) وصل السعر تقريبًا إلى 2000 دولار للأونصة، وانخفض الآن إلى 1660 دولارًا للأونصة.

إذا لم يقم كبار منتجي الذهب بشراء براءة الاختراع في المستقبل القريب، ففي عام 2014، سيتم تطوير منشآت جديدة بشكل أساسي لاستخراج الذهب من الماء، سواء للاستخدام الصناعي أو الفردي.

قد يتم طرح الأجهزة المحمولة الفردية لاستخراج الذهب من الماء، iGolds، للبيع في وقت مبكر من نهاية العام المقبل. التكلفة المتوقعة لـ iGold هي 68000 روبل. يتم قبول الطلبات الأولية لشراء iGold.

اليورانيوم والذهب والليثيوم - يتم إذابة مليارات الأطنان من المواد الخام القيمة في المياه المالحة. في السابق، كانت عملية استخراج المواد المفيدة من الماء كثيفة العمالة للغاية. والآن سيقوم الباحثون أخيرًا باستخراج هذا الكنز من أعماق البحر.

16 05 2016
14:18

تخزن المحيطات ما يقرب من أربعة مليارات طن من اليورانيوم وعشرات الآلاف من الكيلوجرامات من الذهب.

البحر منجم ذهب. على الأقل إذا كنت تعرف أين تبحث. عادة، يحتوي لتر واحد من مياه البحر على بضعة أجزاء فقط من المليار من جرام الذهب. لكن في الآونة الأخيرة، اكتشف باحثون من ألمانيا وأيسلندا نبعًا يغلي حاملًا للذهب: في شبه جزيرة ريكيانيس الأيسلندية. هناك يكون تركيز الذهب أعلى بنصف مليون مرة من تركيزه في مياه البحر العادية.

ليس فقط هذا المعدن الثمين يذوب بكميات هائلة في مياه البحر، ولكن أيضًا المواد القيمة الأخرى. حوالي أربعة مليارات طن من اليورانيوم يستقر في البحر. وهذا يكفي لتلبية احتياجات البشرية من الطاقة لمدة 10000 عام. أو على سبيل المثال الليثيوم: يستخدم هذا العنصر الكيميائي الأرضي النادر في بطاريات الأجهزة اللوحية أو الهواتف الذكية. ويتزايد عدد البلدان التي تستثمر في استكشاف كيفية استخدام المحيطات كمصدر جديد للموارد. لكن عليك أن تفهم أن اصطياد المواد الخام من الماء ليس بالمهمة السهلة على الإطلاق.

وفي ألمانيا، شارك مركز هيلمهولتز لأبحاث المحيطات (جيومار) في مدينة كيل في اكتشاف رواسب الذهب في الينابيع الساخنة في أيسلندا. يقول مارك هانينجتون، رئيس مجموعة عمل الاستكشاف البحري في جيومار: "إن التركيزات التي تم قياسها تتفق إلى حد ما مع رواسب الذهب الكبيرة".

ويعتقد الفريق أن خزانات الطاقة الحرارية الأرضية في شبه جزيرة ريكيانيس تحتوي على ما لا يقل عن 10000 كيلوغرام من الذهب. ويتكهن الباحثون بأن الذهب، المذاب في مياه البحر والمنتشر في الشقوق الصخرية تحت الأرض، يجب أن يكون قد تراكم على مدى فترات طويلة قبل أن يغادر الخزان الجوفي ثم يتدفق بتركيزات عالية جدًا عبر الآبار.

الميكروبات الذهبية

"هذا الذهب يمكن أن يظهر في السوائل على شكل جزيئات ذهبية نانوية دقيقة"، كما يقترح ديتر جارب شونبيرج من جامعة كيل. ما يسمى بالذهب النانوي مطلوب في العديد من مجالات التكنولوجيا. على سبيل المثال، يمكن لخصائص سطحه الخاصة أن تتيح تحكمًا أكثر كفاءة في التفاعلات الكيميائية في المحفزات.

ولكن كيف يمكن استخراج مثل هذا الذهب المطحون بدقة من الماء، وحتى أن هذه العملية غير مكلفة وبسيطة وصديقة للبيئة؟ وقد توصل الباحثون الشباب من جامعة هايدلبرغ ومن المركز الألماني لأبحاث السرطان إلى فكرة رائعة. ومن أجل إجبار الذهب على الترسيب من المحلول، يستخدمون خصائص البكتيريا المعدلة خصيصًا.

Delftia acidovorans هو اسم ميكروب ينمو فقط في مناجم الذهب. لقد تكيفت هذه الكائنات الحية الدقيقة مع البيئة، حيث تقوم بفصل المعدن الثمين حتى عن المحاليل التي تحتوي على تركيز منخفض نسبيًا من الذهب. وحدد الباحثون الجينات اللازمة وأدخلوها في ميكروب الإشريكية القولونية المنتشر في جميع أنحاء العالم.

وقد سمح لهم ذلك بإعادة استخلاص المعدن الثمين من المحاليل الحاملة للذهب، مثل تلك التي يتم إنتاجها عن طريق استخلاص الذهب من الخردة الإلكترونية. وقد تقدم الباحثون بطلب للحصول على براءة اختراع لهذه العمليات التكنولوجية الحيوية لأنها أظهرت بالفعل قدرة تنافسية عالية مقارنة بمعالجة الذهب الكيميائية الكلاسيكية. ويمكن أن يحدث هذا الاكتشاف أيضًا ثورة في استخراج الذهب من البحر.

مليارات الأطنان من اليورانيوم

وفي الوقت نفسه، تعمل الولايات المتحدة على الترويج لبرنامج بحثي كبير لاستخراج اليورانيوم من المحيطات. تأتي الاحتياطيات الذائبة الهائلة في الماء من المعادن الطبيعية التي جرفتها المياه إلى البحر من خلال التجوية وعمليات التآكل الأخرى. ومع ذلك: ليس من السهل استخراج اليورانيوم من الماء. في الثمانينات، أجرى العلماء اليابانيون تجارب على مواد تقوم على وجه التحديد باحتجاز اليورانيوم وربطه من مياه البحر.

يحاول الأمريكيون جعل هذه الطريقة أكثر فعالية. يريد اتحاد الأبحاث أن يصطاد اليورانيوم حرفيًا. في مجلة أبحاث الهندسة الصناعية والكيميائية، تم تقديم المواد ووصف الطريقة نفسها للجمهور لأول مرة. ومن المرجح أن تكون هذه الطريقة قادرة على خفض تكلفة استخراج اليورانيوم من البحر بمقدار ثلاث إلى أربع مرات، مع زيادة حجم المواد الخام المستخرجة.

يقول فيليب بريت، مدير البرنامج في وزارة الطاقة الأمريكية: "لتأمين مستقبل الطاقة النووية، نحتاج إلى إيجاد مصدر موثوق وقابل للاستمرار اقتصاديًا لإنتاج الوقود". يتم تطوير هذه الطريقة في المقام الأول في معهدين بحثيين حكوميين، مختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي ومختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في ريتشلاند.

تعمل الخيوط الطويلة (الحبال) من ألياف البولي إيثيلين بمثابة "قضبان صيد (صائدات) لليورانيوم". تتم معالجة الألياف الرقيقة ولكن المستقرة بشكل خاص بحيث يتم خلال هذه العملية تحويل بعض جزيئاتها إلى وسط أوكسيم. وهذا المركب العضوي، الذي يتكون من الكربون والنيتروجين، هو "طعم" لليورانيوم المذاب في الماء، لأنه يفضل تكوين مركبات مع هذه المادة.

التأثير البيئي

من أجل "التقاط" اليورانيوم، يجب ببساطة وضع الحبال في البحر، ويفضل أن يكون ذلك في تلك المنطقة ذات الكتل المائية حيث يوجد تيار ويحدث الاختلاط. وبعد بضعة أسابيع، يمكن إزالة الحبال الحاملة لليورانيوم. يتم وضعها في حمام حمضي، حيث يتم إطلاق اليورانيوم على شكل يورانيل. يمكن استخلاص المركب بسهولة من المحلول ويمكن بعد ذلك تخصيبه ومعالجته بسهولة إلى يورانيوم. وينجو "صنارة الصيد" من اليورانيوم من هذا الإجراء دون مشاكل، ووفقا للباحثين، يمكن إعادة استخدامه مباشرة مرة أخرى في المحيط.

لقد تم بالفعل إثبات كمية اليورانيوم التي يمكن استخراجها من البحر بهذه الطريقة من خلال الاختبارات التي أجريت في ثلاثة مواقع مختلفة على الساحل الغربي للولايات المتحدة، وفلوريدا، وساحل ماساتشوستس. وبعد 49 يومًا في مياه البحر، استعادت الحبال وربطت حوالي ستة جرامات من اليورانيوم لكل كيلوغرام من المادة الماصة. وتمكن الباحثون اليابانيون ذات يوم من تحقيق نتيجة قدرها جرامان من اليورانيوم لكل كيلوجرام من المادة الماصة. وفي الوقت نفسه، كان على الحبال البلاستيكية اليابانية أن تبقى في الماء لمدة 60 يومًا.

يقول غاري جيل، نائب مدير مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني: "إن فهم كيفية عمل المادة الماصة بشكل طبيعي في مياه البحر أمر بالغ الأهمية". لأنه بالإضافة إلى أعلى معدلات استخراج اليورانيوم الممكنة، يجب التأكد من أن هذه الطريقة ليس لها تأثير سلبي على البيئة. يقول جيل: "لكننا وجدنا بالفعل أن معظم هذه المواد الماصة غير سامة".

ويعمل الفريق على تحسين الطريقة لمدة خمس سنوات. بدأ كل شيء بنمذجة الكمبيوتر. قام البرنامج بفحص المجموعات الكيميائية التي تم التقاطها بشكل انتقائي لليورانيوم وربطه. وأعقب ذلك دراسات ديناميكية حرارية وديناميكية حددت مدى سرعة ارتباط اليورانيوم من الماء بمادة ماصة معينة ومكان توازن هذا التفاعل. العملية برمتها لا تعمل إلا عندما يرتبط اليورانيوم بكمية أكبر من المذابة.

الليثيوم للبطاريات

كما شاركت الأكاديمية الصينية للعلوم ووكالة الطاقة الذرية اليابانية (JAAE) في المشروع. وفي معهد روكاشو فيوجن، وهو جزء من وكالة الطاقة الذرية اليابانية، يواصل الباحثون اليابانيون دراسة الطرق التقنية لاستخراج المواد الخام ذات الأهمية الاستراتيجية من مياه البحر.

وتشمل هذه المواد الليثيوم، وهو معدن يعد أحد العناصر الكيميائية الأرضية النادرة. هناك حاجة إليه في المقام الأول لصنع بطاريات ليثيوم أيون مدمجة، والتي أصبحت شائعة الآن في الأجهزة اللوحية والكاميرات الرقمية والهواتف المحمولة، وتستخدم أيضًا لتخزين الطاقة بكفاءة في السيارات الكهربائية.

وفي حين تقدر رواسب الليثيوم المعروفة والمتاحة في العالم بحوالي 50 مليون طن، يشتبه العلماء في إمكانية إذابة 230 مليار طن من الليثيوم في مياه المحيطات. ومع ذلك، يتم العثور على المادة الخام فقط كعنصر تتبع. حوالي 150 ألف لتر من مياه البحر بالكاد تحتوي على 30 جرامًا من الليثيوم.

لكن تسويوشي هوشينو من معهد روكاشو للتوليف ليس محرجًا على الإطلاق من هذا. قدم أحد العلماء للتو للجمهور طريقة يمكن من خلالها تصفية المعدن المطلوب من الماء، حتى لو كان موجودًا بكميات صغيرة جدًا. ولا تتطلب هذه الطريقة استخدامًا إضافيًا للطاقة، حيث يتم توفيرها بواسطة جزيئات الليثيوم المشحونة كهربائيًا نفسها.

في الفلتر، الذي يتكون من غشاء زجاجي سيراميكي رقيق له موصلية أيونات الليثيوم، تتحرك الجزيئات المشحونة من الجانب السالب إلى الجانب الموجب، وبالتالي إنتاج جهد كهربائي. يوضح الباحث: "السيراميك الصغير المسام يسمح فقط بمرور جزيئات الليثيوم المشحونة كهربائيًا والمذابة في مياه البحر". وفي اختبار دام 72 ساعة، حقق الفلتر معدل استرداد يبلغ حوالي سبعة بالمائة.

يعرف الباحثون أن هذه مجرد البداية. ويشير خبراء من مركز أبحاث الطاقة في المملكة المتحدة إلى أنه في عام 2030، سيكون من الممكن الحصول على كميات تجارية من المواد الخام من البحر باستخدام هذه الأساليب، بشرط أن تظل أسعار الذهب أو اليورانيوم أو الليثيوم مرتفعة بما فيه الكفاية.

سيلفيا فون دير فايدن.

وفي عام 1866، اكتشف أحد أعضاء الأكاديمية الفرنسية للعلوم وجود كميات ضئيلة من الذهب في مياه البحر. وفي وقت لاحق، في عام 1886، أفيد أن محتوى الذهب في مياه القناة الإنجليزية يصل إلى 65 ملغ لكل 1 طن من الماء.

وقدر العالم السويدي الشهير أرينيوس هذه الكمية بـ 8 مليارات طن من الذهب. عرف الكثيرون عن هذا الكنز الرائع، عن الذهب الموجود على شكل شوائب صغيرة في مياه البحر. وكانت الفكرة جذابة للغاية، وهي استخراج هذا الذهب من البحر ببساطة، وليس استخراجه بالعمل الجاد كالعادة.

في مطلع القرن، جرت محاولات في إنجلترا والولايات المتحدة لاستخراج الذهب من البحر على نطاق صناعي. في عام 1908، حاولت شركة مساهمة تحت قيادة ويليام رامزي حل هذه المشكلة. وسرعان ما كثرت براءات الاختراع لاستخراج الذهب من مياه البحر. ولم تكن هناك أخبار عن النجاح. وقد توقفت جميع المحاولات في مهدها بسبب المحتوى المنخفض جدًا من الذهب، فضلاً عن وجود العديد من الأملاح المصاحبة. لم تكن هناك طريقة صناعية تسمح بفصل الذهب عن المواد المرافقة له، أي إثرائه واستخلاصه.

أراد الكيميائي الفيزيائي هابر، الذي نجح في تحويل النيتروجين من الهواء إلى أمونيا، أن يغامر الآن بمحاولة استخراج الذهب من البحر.

في بداية عام 1920، أعلن هابر ذلك لأقرب معاونيه. تمت الاستعدادات في سرية تامة لهذا المشروع الكبير، الذي لم يكن من المفترض أن يعرفه بقية العالم. أكثر من ثلاث سنوات حتى صيف عام 1923، أمضى هابر وزملاؤه في اكتشاف المشكلات الأكثر إلحاحًا: تحديد تركيز الذهب في البحار تحليليًا بدقة وتأكيد هذه البيانات إحصائيًا. تبين أن محتوى الذهب منخفض بشكل لا يصدق. قبل 50 عامًا، في عام 1872، قام الإنجليزي سونشتات لأول مرة بتحليل مياه البحر من خليج جزيرة مان ووجد هناك بحد أقصى 60 ملغ من الذهب للطن، أي لكل متر مكعب. ويعتقد باحثون آخرون أن هذه القيمة مبالغ فيها. تراوحت البيانات من 2 إلى 65 ملغ. ومن الواضح أنهم اعتمدوا على مكان أخذ العينات في المحيط العالمي.

لم يتطلب الأمر جهدًا أقل لتطوير طريقة لتحديد كمية الذهب. ولهذا الغرض، اقترح هابر طريقة تحليلية دقيقة، والتي أتاحت لأول مرة التقاط كميات صغيرة جدًا من الذهب. لقد استغل قدرة كميات صغيرة من الرصاص، المترسبة من المحلول على شكل كبريتيد، على احتجاز كل الذهب الموجود في مياه البحر أثناء الترسيب. وبعد فصل الرواسب، تم ترميمها وصهرها لتكوين خرزة من الرصاص تحتوي على الذهب وربما الفضة. تمت إزالة الرصاص عن طريق التكليس، وتم دمج المخلفات الدقيقة مع البوراكس. بقيت حبة من الذهب في المنصهر، ويمكن تحديد حجمها بالفعل تحت المجهر. ومن حجم الكرة وكثافة الذهب المعروفة تم تحديد كتلتها.

وستكون عملية التحليل هذه أيضًا بمثابة الأساس لخيار الإنتاج لاستخراج الذهب من مياه البحر. تصور هابر تمرير مياه البحر أولاً من خلال مرشح أولي خشن، ثم بعد إضافة مادة مرسبة، يتم امتصاصها من خلال مرشح رملي ناعم. كان من المقرر تنفيذ كل هذه العمليات والعمليات اللاحقة في البحر المفتوح.

بعد ثلاث سنوات من العمل على مشكلة الذهب، آمن هابر بعمله: إذا كنت تثق في تحليلاته، فإن مياه المحيط تحتوي في المتوسط ​​على 5 إلى 10 ملغ من الذهب لكل متر مكعب. كان من الضروري تحديث شركات الشحن التابعة لخط هامبورغ-أمريكا: هل ستكون عملية استخراج الذهب مربحة إذا كان لا بد من معالجة كميات هائلة من المياه على متن السفن؟ وكانت النتائج مشجعة: حيث أن استخراج بضعة مليجرامات من الذهب لكل طن من مياه البحر سيغطي تكاليف الإنتاج، وسيكون 1 أو 2 مليجرام فوق ذلك مربحًا. تم الاتفاق على أن يتم تمويل تنفيذ المشروع من قبل شركات مثل مؤسسة عزل الفضة والذهب في فرانكفورت أم ماين وبنك المعادن. كان بإمكان جابر إنشاء مختبره التجريبي العائم، وكان يريد السفر بشكل منهجي حول المحيط العالمي لاستكشاف الأماكن التي يوجد بها أكبر قدر من الذهب.

على متن القارب الحربي المعاد بناؤه ميتيور، والذي لم يبق منه سوى هيكله والذي تم تحويله إلى "سفينة أبحاث أوقيانوغرافية"، أبحر الباحثون عن الذهب في أبريل 1925. وكان من المقرر أن يعودوا من رحلتهم في أوائل يونيو 1927. أثناء تنقلها ذهابًا وإيابًا بين سواحل أمريكا وإفريقيا، أخذت البعثة أكثر من 5000 عينة مياه، تم إرسالها في أوعية مختومة خاصة إلى المعهد في برلين-داهلم. وتم الحصول على عدة مئات من العينات الأخرى من سفن أخرى من خليج سان فرانسيسكو ومن سواحل جرينلاند وأيسلندا.

في مايو 1926، في تقرير "الذهب في مياه البحر"، كشف فريتز هابر لأول مرة عن السر وأفاد عن فرص الحصول على الذهب من مياه البحر. التوازن الذي قدمه كان مدمرا: " لن يكون هناك ذهب».

وتبين أن نتائج الاختبارات الأولى...غير صحيحة. تسللت أخطاء منهجية، ولم يتم اكتشافها على الفور، مما أدى إلى المبالغة في تقدير محتوى الذهب. كان هناك الكثير من الإيمان بفن الفحص الكيميائي الكلاسيكي. وفي البداية أيضاً لم تكن هناك مهارة في فصل الكميات الدقيقة من الذهب والفضة، مما أدى إلى فصل الذهب المحتوي على الفضة.

لقد استغرق البروفيسور هابر وقتًا طويلاً للعثور على أهم مصادر الخطأ والقضاء عليها. وفي نهاية المطاف، وبمساعدة طريقة محسنة، تمكن بشكل موثوق من تحديد جزء من المليون من الملليجرام (10 -9 جم) من الذهب. ولم يتم الأخذ بعين الاعتبار إمكانية إدخال كميات ضئيلة من الذهب من الخارج على الإطلاق. الذهب على شكل آثار موجود في كل مكان: في الكواشف والأوعية والأطباق. هذه كميات صغيرة، لكنها كافية لتشويه نتيجة التحليل الجزئي وتؤدي إلى قيم عالية بشكل غير واقعي.

نتيجة لذلك، بدلا من 5-10 ملغ من الذهب في متر مكعب من مياه البحر، وجد هابر جزءا من الألف فقط: في المتوسط ​​\u200b\u200bمن 0.005 إلى 0.01 ملغ. فقط قبالة سواحل جرينلاند زاد محتوى الذهب إلى حوالي 0.05 ملجم/م3. ومع ذلك، لا يمكن العثور على الذهب بهذا التركيز إلا في الماء الذي تم الحصول عليه بعد ذوبان الجليد. كما استكشف هابر نهر الراين الحامل للذهب، آخذًا في الاعتبار حقيقة أن أرض بادن كانت منذ مائة عام تستخرج الذهب من مناجم هذا النهر لسك عملاتها المعدنية. وجد هابر ما متوسطه 0.005 ملغ من الذهب لكل متر مكعب من الماء. من الناحية الاقتصادية والإنتاجية، لم يمثل ذهب الراين أيضًا أي شيء جذاب. وبطبيعة الحال، ما يقرب من 200 كيلوغرام من الذهب، المذاب في أكثر من 63 مليار متر مكعب من الماء، يطفو مع مياه نهر الراين كل عام. الذهب بتركيزات (1-3) * 10 -12 أي 3 أجزاء من الذهب لكل 1,000,000,000,000 جزء من مياه النهر. لم ير هابر إمكانية المعالجة الفعالة من حيث التكلفة لمثل هذه الآثار الصغيرة من الذهب. اعتقد العالم المحبط أنه ربما توجد في مكان ما في المحيط مساحات توجد فيها معادن نبيلة بتركيزات مناسبة لاستخدامها الصناعي. جابر استقال من نفسه:" أرفض البحث عن إبرة مشكوك فيها في كومة قش».

على الرغم من المحاولات العديدة لاستخراج الذهب من مياه البحر، إلا أنه لا يوجد سوى حالة واحدة معروفة تم فيها الحصول على كميات كبيرة من هذا المعدن. فيما يتعلق بمصنع استخراج البروم في ولاية كارولينا الشمالية، تم إجراء أبحاث لاستخراج معادن أخرى، بما في ذلك الذهب. ونتيجة لمعالجة 15 طناً من مياه البحر، أمكن استخراج 0.09 ملغ من الذهب، تبلغ قيمتها حوالي 0.0001 دولار، واليوم تشكل هذه الكمية الضئيلة كل الذهب الذي تم استخراجه من مياه البحر.

تعدين الذهب والزئبق