Im Weltmeer sind 10 bis 10 Tonnen verschiedener Stoffe gelöst, die alle in der Erdkruste vorkommen. Allein der Golfstrom transportiert 3 Millionen Tonnen verschiedener Salze pro Sekunde. In der fernen Vergangenheit erhielten sie ungefähr auf die gleiche Weise wie heute vom Meer - durch Verdunstung. Mithilfe ausgefeilter Technik werden Natrium, Kalium, Chlor, Magnesium, Calcium, Brom und Lithium gewonnen.
Gold bekommen
Lange Zeit träumte der Mensch davon, Gold aus Meerwasser zu gewinnen. Und es schien so real, dass Deutschland die Reparationen für den Ersten Weltkrieg mit „Meeresgold“ bezahlen würde. Dies wurde vom Nobelpreisträger F. Haber durchgeführt. Doch trotz der Tatsache, dass das Schiff gut ausgerüstet war und die Expedition gut subventioniert und vorbereitet war, wurde daraus nichts: Das gesamte aus Meerwasser gewonnene Gold hatte einen Wert von 0,0001 Dollar, das heißt, aus 15 Tonnen wurden nur 0,09 Milligramm gewonnen Wasser .
Der sowjetische Wissenschaftler A. Davankov gewann auf dem Schiff „Mikhail Lomonosov“ mithilfe einer Ionenaustauschersäule aus 500 Tonnen Wasser ein Milligramm Gold. Das reicht natürlich nicht aus, aber es gibt viele Schiffe, daher geht es darum, austauschbare Fallen zu installieren. Natürliche Sorptionsmittel – Schlamm – haben bereits eine ähnliche Aufgabe erfüllt. In den Bodensedimenten des Roten Meeres enthält Schlick 5 Gramm Gold pro Tonne Sediment. Offenbar sind über 10 Millionen Tonnen Gold in den Weltmeeren gelöst. Das ist schon bedeutsam. Dabei handelt es sich jedoch nicht nur um Gold, das von den Kontinenten stammt. So enthält das Süßwasser einiger Flüsse bis zu 16 Clarke Gold. Wo ist es? Im Schlick küstennaher Sedimente? Wenn ja, dann können solche Vorkommen entdeckt werden.
Der Goldgehalt des Meerwassers wird unterschiedlich geschätzt: Nach S. Arrenis (1902) enthält Gold 6 Milligramm pro Tonne, nach G. Putnam (1953) 0,03–44 und nach Angaben von 1974 0,04–3,4 Mikrogramm pro Liter Der Zustand des Metalls wurde festgestellt in: Suspensionen von Mikropartikeln, Kolloiden, komplexen Ionen AuCl 2 und AuCl 4, Organogoldverbindungen.
Wie haben sie versucht, Gold zu gewinnen? Es gibt viele Möglichkeiten: Pyritsäcke wurden hinter das Schiff geschleppt; sieben Gramm bleihaltige Zinkspäne wurden mit 550 Litern Wasser gewaschen und ergaben 0,6 Milligramm Gold und 1,1 Milligramm Silber; Als Absorptionsmittel wurden Zeolithe, Permutite, Koks, Schlacke, Zementklinker, Holzkohle, Torf, Holzmehl, Sulfitzellulose, Glaspulver, Bleisulfid, kolloidaler Schwefel, metallisches Quecksilber, Magnesiumhydroxid verwendet (1925 wurden 5 Milligramm Gold aus 2 Tonnen Wasser), Ionenaustauscherharze (A. Davankov, 1956). Gold interessiert die Menschen jedoch weiterhin. Im Meerwasser sind 11 Hauptionen (CI -, SO 2\4, HCO 3 -, CO 2\3-, Br -, F -, H 2 BO 3-, Na +, Ca 2+, K +) vorhanden liegen bei 99,99 Prozent. Natürlich handelt es sich hierbei um ungefähre Angaben. Tatsächlich ist Meerwasser ein komplexer Komplex aus ionischen und kolloidalen Lösungen, Mineralsuspensionen, Gasen, organischen Rückständen usw. Darüber hinaus wird die Zusammensetzung des Meerwassers durch Industrieabfälle beeinflusst. Somit hat sich der Bleigehalt im letzten halben Jahrhundert verzehnfacht. Es entstanden Sondergebiete – „Oasen aus Metall“.
Bergbau anderer Metalle
Im Jahr 1948 entdeckte das schwedische Schiff Albatross im Roten Meer Grundquellen heißer metallhaltiger Solen. Detaillierte Arbeiten auf dem Discovery-Schiff im Jahr 1966 identifizierten drei große Senken mit einer Tiefe von mehr als 2 Kilometern, in denen Solen mit Temperaturen von bis zu 56 °C und einer Salzkonzentration von 26 Prozent angetroffen wurden.
In einer 200 Meter dicken Schicht in den Senken Atlantis II, Chain und Discovery sind Zehntausende Eisen, Mangan, Zink, Blei, Kupfer, Gold, Silber, Indium, Kobalt, Cadmium, Arsen und Quecksilber enthalten mal höher. In den Sedimenten am Boden der Senken wurden hohe Sulfidkonzentrationen gefunden. Unter diesen Sedimenten liegt karges Karbonatgestein, unter dem Basalte vorkommen. Die Ablagerung von Erzen begann vor 13.000 Jahren. Es wurde festgestellt, dass der Solespiegel seit 1964 ansteigt. So erreichte sie 1973 62° C.
Erzhaltige Schlicke wurden bereits in Kubikmetern, Tonnen und Dollar geschätzt, doch eine praktische Nutzung dieser ungewöhnlichen Art von Lagerstätte ist offenbar noch weit entfernt. Auf einer Fläche von über 2 Millionen Quadratkilometern wurden zudem metallhaltige Sedimente im Zusammenhang mit Störungszonen und Unterwasservulkanen nachgewiesen. Ihre praktische Bedeutung ist noch unklar.
Den optimistischsten Schätzungen zufolge belaufen sich die Uranreserven an Land auf etwa 5 Millionen Tonnen (ohne GUS-Staaten), und der Weltozean enthält 4 Milliarden Tonnen dieses Elements.
Die Suche nach Sorptionsmitteln für einige Metalle lieferte unerwartete Ergebnisse: Titanhydroxid sorbiert Chrom (Akkumulationskoeffizient 1 Million), Vanadium (100.000), Mangan, Eisen, Kupfer, Nickel (10-100.000). Kupfer wird an Ionenaustauschern sorbiert, und in den Experimenten von A. Davankov wird Silber sorbiert (2,5 Milligramm pro 200 Gramm Sorptionsmittel). Sorptionsmittel für Molybdän, Cäsium, Thorium, Radium und Ruthenium wurden bereits getestet.
Es stellte sich heraus, dass das Polyethylen-Sorptionsmittel in 20 Tagen 9/10 der ursprünglichen Indiummenge ausfällt und Chitosan (ein Bestandteil der Schale von Krebstieren und der Hülle von Arthropoden) Zink, Kupfer, Cadmium, Blei und andere Metalle sorbiert. Es ist interessant, dass die Natur selbst die Methode der Technologie vorschlägt: Seetang konzentriert Jod und Aluminium; Radiolarien – Strontium; – Nickel; Hummer und Muscheln – Kobalt; Kraken – Kupfer; Quallen – Zink, Zinn und Blei; Holothurianer – Vanadium; einige Arten von Manteltieren - Tantal und Niob. In Ascidien (Mantelstreu) beträgt die Vanadiumkonzentration 10 10 (das Metall ist Teil des Pigments). Japan weigerte sich, Vanadium zu importieren, da es begann, es mithilfe von Seescheiden aus dem Meer zu gewinnen.
In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde erstmals Gold im Meerwasser entdeckt. Allerdings in solch winzigen Mengen, dass die begonnenen Gespräche über die Gewinnung von Gold aus dem Meer schnell verstummten.
Wissenschaftler entdeckten bald, dass bestimmte Schwermetallverbindungen Gold aus Lösungen ausfällen können. Besonders intensiv „assimilierte“ Eisensulfid, Pyrit, das gelbe Metall.
Damals versuchten sie, Erzsäcke hinter das Heck der Schiffe zu schleppen. Bei der Rückkehr von der Reise wurde ein erhöhter Goldgehalt im Pyrit festgestellt.
Im Jahr 1902 bestimmte der berühmte schwedische Wissenschaftler Svante Arrhenius die Gesamtmenge an Gold im Weltmeer. Nach seinen Berechnungen waren es 8 Milliarden Tonnen. Heute wissen wir, dass die Daten von Arrhenius stark übertrieben sind, aber genaue Daten gibt es noch nicht.
Immer wieder kommt es immer wieder zu Streitigkeiten über den durchschnittlichen Goldgehalt des Meerwassers. Über den Gehalt dieses Metalls im Meerwasser haben Wissenschaftler unterschiedliche Schätzungen. Darüber hinaus gibt es Abweichungen von mehreren Größenordnungen.
Die in den letzten Jahren entwickelte und beherrschte Neutronenaktivierungsmethode zur Feinanalyse der Zusammensetzung von Flüssigkeiten hat interessante Forschungsarbeiten ermöglicht. Mitarbeiter des Forschungsschiffs „Mikhail Lomonosov“ führten auf diese Weise Forschungen durch.
Auf ihrer Kreuzfahrt durch die tropischen Zonen des Atlantischen Ozeans stellten sie 89 Meerwasserproben zur Goldgewinnung her, die sie an verschiedenen Stellen und in unterschiedlichen Tiefen, sogar aus einer Tiefe von mehr als fünf Kilometern, entnommen hatten.
Sie werden mit speziellen Reagenzien ausgefällt und das Sediment in einen Kernreaktor gegeben. Dort von einem Neutronenstrom bestrahlt, beginnen die Elemente Gammastrahlen auszusenden – sie geben eine „Stimme“. Anhand der Eigenschaften dieser induzierten Strahlung kann der Goldgehalt der Probe bestimmt werden.
Laut Mikhail Lomonosov ist die durchschnittliche Edelmetallkonzentration im Meerwasser deutlich höher als bisher angenommen. Einige Proben enthielten fast tausendmal mehr Gold als erwartet.
Dies bestätigt überzeugend die zuvor geäußerte Annahme, dass der Goldgehalt an verschiedenen Orten und in verschiedenen Tiefen sehr stark variiert. Bisher wurde die Existenz von Zonen mit hohen Goldkonzentrationen in Frage gestellt.
Wissenschaftler haben sich noch nicht vorgenommen, die Gründe für solche Anomalien zu erklären. Sie können sich natürlich daran erinnern, dass das Grundwasser in Gebieten mit Goldvorkommen hundertmal mehr Gold enthält als anderswo.
Die Daten von „Mikhail Lomonosov“ können nach den Worten des Akademikers A.P. Vinogradov erneut „Leidenschaften im Zusammenhang mit Gold im Meerwasser wecken“. Die Forscher selbst glauben, dass umfangreiche und systematische Arbeiten erforderlich sind, die nicht nur von naturwissenschaftlichem Interesse sind, sondern möglicherweise auch praktische Bedeutung haben. Die zuverlässige Identifizierung von Zonen mit erhöhter Goldkonzentration, den Gründen für ihre Entstehung und den Bedingungen für eine nachhaltige Existenz könnte erneut die Frage der Gewinnung von Gold aus Meerwasser aufwerfen.
Russische Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, mithilfe eines speziellen Sorptionsmittels Gold aus Wasser zu extrahieren. Es wird auf Kunststoffplatten aufgetragen und in einen Wasserstrahl gestellt. Das gesamte Gold aus dem Strom wird auf den Platten adsorbiert. Das Sorbens wird regelmäßig von den Platten gereinigt und in Elektroöfen geschmolzen. Nach dem Schmelzen fällt Gold in Form von Barren an.
Angesichts der riesigen Goldreserven in den Meeren und Ozeanen, in den Minengewässern und in den Gewässern vieler Flüsse sowie der Einfachheit und geringen Kosten der Technologie wird es wahrscheinlich bald möglich sein, Gold in unbegrenzten Mengen abzubauen.
Die Erfindung der Wissenschaftler ist streng geheim und die Formel des Sorptionsmittels ist unbekannt, aber das Informationsleck hat bereits zu einem spürbaren Rückgang des Goldpreises geführt. Noch vor vier Monaten (Anfang November 2011) erreichte er fast 2.000 US-Dollar pro Unze und ist jetzt auf 1.660 US-Dollar pro Unze gefallen.
Wenn führende Goldproduzenten das Patent nicht in naher Zukunft kaufen, werden auf seiner Grundlage im Jahr 2014 grundsätzlich neue Anlagen zur Gewinnung von Gold aus Wasser, sowohl industriell als auch für den individuellen Gebrauch, entwickelt.
Tragbare, individuelle Geräte zur Gewinnung von Gold aus Wasser, iGolds, könnten bereits Ende nächsten Jahres in den Handel kommen. Die voraussichtlichen Kosten für iGold betragen 68.000 Rubel. Für den Kauf von iGold werden vorläufige Anträge entgegengenommen.
Uran, Gold, Lithium – Milliarden Tonnen wertvoller Rohstoffe sind im Salzwasser gelöst. Bisher war die Gewinnung nützlicher Substanzen aus Wasser äußerst arbeitsintensiv. Jetzt wollen Forscher diesen Schatz endlich aus den Tiefen des Meeres holen.
16 05 2016
14:18
Die Ozeane lagern etwa vier Milliarden Tonnen Uran und Zehntausende Kilogramm Gold.
Das Meer ist eine Goldmine. Zumindest wenn man weiß, wo man suchen muss. Typischerweise enthält ein Liter Meerwasser nur wenige Milliardstel Gramm Gold. Doch kürzlich entdeckten Forscher aus Deutschland und Island eine kochende goldhaltige Quelle: auf der isländischen Halbinsel Reykjanes. Dort ist die Goldkonzentration eine halbe Million Mal höher als im gewöhnlichen Meerwasser.
Nicht nur dieses Edelmetall, sondern auch andere wertvolle Stoffe sind in großen Mengen im Meerwasser gelöst. Im Meer ruhen etwa vier Milliarden Tonnen Uran. Dies reicht aus, um den Energiebedarf der Menschheit für 10.000 Jahre zu decken. Oder zum Beispiel Lithium: Dieses chemische Element der Seltenen Erden wird für Batterien in Tablets oder Smartphones verwendet. Immer mehr Länder investieren in die Erforschung, wie die Ozeane als neue Ressourcenquelle genutzt werden können. Aber Sie müssen verstehen, dass die Gewinnung von Rohstoffen aus Wasser keine triviale Aufgabe ist.
In Deutschland war das Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung (Geomar) in Kiel an der Entdeckung von Goldvorkommen in heißen Quellen in Island beteiligt. „Die gemessenen Konzentrationen stimmen ziemlich gut mit bedeutenden Goldvorkommen überein“, sagt Mark Hannington, Leiter der Meeresexplorations-Arbeitsgruppe von Geomar.
Das Team geht davon aus, dass die geothermischen Reservoirs der Reykjanes-Halbinsel mindestens 10.000 kg Gold enthalten. Die Forscher vermuten, dass sich das im Meerwasser gelöste und in unterirdischen Felsspalten zirkulierende Gold über lange Zeiträume angesammelt haben muss, bevor es das unterirdische Reservoir verließ und dann in sehr hohen Konzentrationen durch die Bohrlöcher ausfloss.
Goldene Mikroben
„Dieses Gold kann in Flüssigkeiten in Form feiner Goldnanopartikel vorliegen“, schlägt Dieter Garbe-Schönberg von der Universität Kiel vor. Sogenanntes Nanogold ist in vielen Bereichen der Technik gefragt. Seine besonderen Oberflächeneigenschaften können beispielsweise eine effizientere Steuerung chemischer Reaktionen in Katalysatoren ermöglichen.
Doch wie lässt sich so fein gemahlenes Gold aus Wasser gewinnen, und zwar so, dass dieser Prozess kostengünstig, einfach und umweltfreundlich ist? Junge Forscher der Universität Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums hatten eine geniale Idee. Um die Ausfällung von Gold aus der Lösung zu erzwingen, nutzen sie die Eigenschaften speziell angepasster Bakterien.
Delftia acidovorans ist der Name einer Mikrobe, die nur in Goldminen wächst. Dieser Mikroorganismus hat sich an die Umgebung angepasst und trennt das Edelmetall auch aus Lösungen mit relativ geringer Goldkonzentration. Die Forscher identifizierten die notwendigen Gene und fügten sie in den weltweit verbreiteten Mikroorganismus E. coli ein.
Dies ermöglichte es ihnen, das Edelmetall aus goldhaltigen Lösungen, wie sie beispielsweise bei der Gewinnung von Gold aus Elektronikschrott entstehen, wieder zu extrahieren. Die Forscher haben diese biotechnologischen Verfahren zum Patent angemeldet, weil sie bereits eine hohe Wettbewerbsfähigkeit gegenüber der klassischen chemischen Goldverarbeitung bewiesen haben. Diese Entdeckung könnte auch die Gewinnung von Gold aus dem Meer revolutionieren.
Milliarden Tonnen Uran
Die Vereinigten Staaten fördern unterdessen ein großes Forschungsprogramm zum Abbau von Uran aus den Ozeanen. Die riesigen gelösten Reserven im Wasser stammen aus natürlichen Mineralien, die durch Verwitterung und andere erosive Prozesse ins Meer ausgewaschen wurden. Allerdings: Uran lässt sich nicht einfach aus dem Wasser fischen. Bereits in den 1980er Jahren experimentierten japanische Wissenschaftler mit Materialien, die gezielt Uran aus Meerwasser einfangen und binden.
Die Amerikaner versuchen, diese Methode effektiver zu machen. Das Forschungskonsortium will im wahrsten Sinne des Wortes nach Uran fischen. In der Zeitschrift Industrial and Chemical Engineering Research wurden erstmals Materialien und eine Beschreibung der Methode selbst der Öffentlichkeit vorgestellt. Mit dieser Methode können die Kosten für die Gewinnung von Uran aus dem Meer voraussichtlich um das Drei- bis Vierfache gesenkt und gleichzeitig die Menge der geförderten Rohstoffe erhöht werden.
„Um die Zukunft der Kernenergie zu sichern, müssen wir eine wirtschaftlich tragfähige und zuverlässige Quelle für die Brennstoffproduktion finden“, erklärt Philip Britt, Programmdirektor beim US-Energieministerium. Die Methode wird hauptsächlich an zwei staatlichen Forschungsinstituten entwickelt, dem Oak Ridge National Laboratory in Tennessee und dem Pacific Northwest National Laboratory in Richland.
Lange Fäden (Schnüre) aus Polyethylenfasern dienen als „Angelruten (Fänger) für Uran“. Dünne, aber stabile Fasern werden speziell behandelt, sodass einige ihrer Moleküle dabei in Amidoxim umgewandelt werden. Diese organische Verbindung, bestehend aus Kohlenstoff und Stickstoff, ist ein „Köder“ für in Wasser gelöstes Uran, da sie mit diesem Stoff bevorzugt Verbindungen eingeht.
Umweltauswirkungen
Um Uran zu „fangen“, müssen die Schnüre lediglich ins Meer gelegt werden, vorzugsweise in den Bereich der Wassermassen, in dem eine Strömung herrscht und eine Vermischung stattfindet. Nach einigen Wochen können die uranhaltigen Schnüre entfernt werden. Sie werden in ein Säurebad gegeben, wo das Uran als Uranyl freigesetzt wird. Die Verbindung lässt sich leicht aus der Lösung extrahieren und anschließend leicht anreichern und zu Uran verarbeiten. Die „Angelrute“ aus Uran übersteht diesen Vorgang problemlos und kann den Forschern zufolge direkt wieder im Meer eingesetzt werden.
Wie viel Uran auf diese Weise aus dem Meer gewonnen werden kann, wurde bereits durch Tests an drei verschiedenen Standorten an der Westküste der USA, in Florida und an der Küste von Massachusetts nachgewiesen. Nach 49 Tagen im Meerwasser erholten sich die Schnüre und banden etwa sechs Gramm Uran pro Kilogramm absorbierendes Material. Japanische Forscher konnten einst ein Ergebnis von zwei Gramm Uran pro Kilogramm absorbierendem Material erzielen. Und gleichzeitig mussten die japanischen Plastikschnüre 60 Tage im Wasser bleiben.
„Es ist wichtig zu verstehen, wie das absorbierende Material im Meerwasser auf natürliche Weise funktioniert“, sagt Gary Gill, stellvertretender Direktor des Pacific Northwest National Laboratory. Denn neben möglichst hohen Urangewinnungsraten muss gewährleistet sein, dass diese Methode keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat. „Aber wir haben bereits herausgefunden, dass die meisten dieser absorbierenden Materialien ungiftig sind“, sagt Gill.
Das Team arbeitet seit fünf Jahren an der Verbesserung der Methode. Alles begann mit der Computermodellierung. Das Programm überprüfte, welche chemischen Gruppen Uran selektiv einfingen und banden. Es folgten thermodynamische und kinetische Untersuchungen, die ermittelten, wie schnell sich Uran aus Wasser an eine bestimmte absorbierende Substanz bindet und wo das Gleichgewicht dieser Reaktion liegt. Der gesamte Prozess funktioniert nur, wenn mehr Uran gebunden als gelöst wird.
Lithium für Batterien
An dem Projekt waren auch die Chinesische Akademie der Wissenschaften und die Japanische Atomenergiebehörde (JAAE) beteiligt. Am Rokkasho Fusion Institute, das Teil der japanischen Atomenergiebehörde ist, erforschen japanische Forscher weiterhin technische Möglichkeiten, um strategisch wichtige Rohstoffe aus Meerwasser zu gewinnen.
Zu diesen Stoffen gehört Lithium, ein Metall, das zu den chemischen Elementen der Seltenen Erden zählt. Benötigt wird es vor allem für die Herstellung kompakter Lithium-Ionen-Akkus, die mittlerweile in Tablets, Digitalkameras und Mobiltelefonen üblich sind, aber auch zur effizienten Energiespeicherung in Elektroautos dienen.
Während die weltweit bekannten, zugänglichen Lithiumvorkommen auf etwa 50 Millionen Tonnen geschätzt werden, vermuten Wissenschaftler, dass 230 Milliarden Tonnen Lithium im Meerwasser gelöst sein könnten. Allerdings kommt der Rohstoff nur als Spurenelement vor. Etwa 150.000 Liter Meerwasser enthalten kaum 30 Gramm Lithium.
Aber Tsuyoshi Hoshino vom Rokkasho Synthesis Institute ist das überhaupt nicht peinlich. Ein Wissenschaftler hat der Öffentlichkeit gerade eine Methode vorgestellt, mit der sich das gewünschte Metall aus Wasser herausfiltern lässt, auch wenn es dort in sehr geringen Mengen vorhanden ist. Bei dieser Methode ist kein zusätzlicher Energieeinsatz erforderlich, da dieser von den elektrisch geladenen Lithiumpartikeln selbst bereitgestellt wird.
Im Filter, der aus einer dünnen Glaskeramikmembran mit Lithiumionenleitfähigkeit besteht, wandern geladene Teilchen von der negativen zur positiven Seite und erzeugen dabei eine elektrische Spannung. „Mikroporöse Keramik lässt nur elektrisch geladene, im Meerwasser gelöste Lithiumpartikel durch“, erklärt der Forscher. In einem 72-Stunden-Test erreichte der Filter eine Rückgewinnungsrate von etwa sieben Prozent.
Forscher wissen, dass dies erst der Anfang ist. Experten des britischen Energieforschungszentrums gehen davon aus, dass es im Jahr 2030 möglich sein wird, mit diesen Methoden kommerzielle Mengen an Rohstoffen aus dem Meer zu gewinnen, sofern die Preise für Gold, Uran oder Lithium hoch genug bleiben.
Sylvia von der Weiden.
Im Jahr 1866 entdeckte ein Mitglied der Französischen Akademie der Wissenschaften das Vorhandensein winziger Mengen Gold im Meerwasser. Und später, im Jahr 1886, wurde berichtet, dass der Goldgehalt in den Gewässern des Ärmelkanals bis zu 65 mg pro 1 Tonne Wasser betrug.
Der berühmte schwedische Wissenschaftler Arrhenius schätzte diese Menge auf 8 Milliarden Tonnen Gold. Viele wussten von diesem sagenhaften Schatz, von dem Gold, das in Form kleiner Verunreinigungen im Meerwasser vorhanden ist. Die Idee war sehr attraktiv – dieses Gold einfach aus dem Meer zu gewinnen und es nicht wie üblich mit harter Arbeit abzubauen.
Um die Jahrhundertwende gab es in England und den USA Versuche, im industriellen Maßstab Gold aus dem Meer zu gewinnen. 1908 versuchte eine Aktiengesellschaft unter der Führung von William Ramsay, dieses Problem zu lösen. Bald gab es zahlreiche Patente für die Gewinnung von Gold aus Meerwasser. Es gab keine Erfolgsmeldungen. Aufgrund des sehr geringen Goldgehalts sowie der Anwesenheit zahlreicher Begleitsalze scheiterten alle Versuche im Keim. Es gab keine industrielle Methode, die es erlaubte, Gold von Begleitstoffen zu trennen, also anzureichern und zu extrahieren.
Der physikalische Chemiker Haber, dem es gelungen war, Stickstoff aus der Luft in Ammoniak umzuwandeln, wollte nun den Versuch wagen, Gold aus dem Meer zu gewinnen.
Dies teilte Haber Anfang 1920 seinen engsten Mitarbeitern mit. Die Vorbereitungen für dieses große Unterfangen, von dem der Rest der Welt nichts erfahren sollte, erfolgten unter völliger Geheimhaltung. Mehr als drei Jahre bis zum Sommer 1923 verbrachten Haber und seine Kollegen damit, die drängendsten Probleme zu lösen: die Goldkonzentration in den Meeren analytisch genau zu bestimmen und diese Daten statistisch zu bestätigen. Der Goldgehalt erwies sich als unglaublich niedrig. 50 Jahre zuvor, im Jahr 1872, analysierte der Engländer Sonstadt erstmals Meerwasser aus der Bucht der Isle of Man und fand dort maximal 60 mg Gold pro Tonne, also pro Kubikmeter. Andere Forscher waren der Ansicht, dass dieser Wert überschätzt wurde. Die Daten lagen zwischen 2 und 65 mg. Offenbar waren sie davon abhängig, wo im Weltmeer die Proben entnommen wurden.
Nicht weniger Aufwand erforderte die Entwicklung einer Methode zur quantitativen Bestimmung von Gold. Zu diesem Zweck schlug Haber eine mikroanalytische Methode vor, die es erstmals ermöglichte, sehr kleine Mengen Gold zu erfassen. Er nutzte die Fähigkeit kleiner Mengen Blei, die als Sulfid aus einer Lösung ausgefällt wurden, um bei der Fällung das gesamte im Meerwasser enthaltene Gold mitzunehmen. Nach der Abtrennung des Sediments wurde es wiederhergestellt und zu einer Bleiperle eingeschmolzen, die Gold und möglicherweise Silber enthielt. Blei wurde durch Kalzinierung entfernt und der Mikrorückstand wurde mit Borax verschmolzen. In der Schmelze blieb ein Goldkorn zurück, dessen Größe bereits unter dem Mikroskop bestimmt werden konnte. Aus dem Volumen der Kugel und der bekannten Golddichte wurde ihre Masse bestimmt.
Dieses Analyseverfahren würde auch als Grundlage für eine Produktionsmöglichkeit zur Gewinnung von Gold aus Meerwasser dienen. Haber stellte sich vor, das Meerwasser zunächst durch einen groben Vorfilter zu leiten und es dann nach Zugabe eines Fällungsmittels durch einen feinen Sandfilter zu saugen. Alle diese und die folgenden Operationen sollten auf offener See durchgeführt werden.
Nach drei Jahren Beschäftigung mit dem Goldproblem glaubte Haber an seine Arbeit: Glaubt man seinen Analysen, enthielt das Meerwasser durchschnittlich 5 bis 10 mg Gold pro Kubikmeter. Es galt, die Reedereien der Hamburg-Amerika-Linie auf den neuesten Stand zu bringen: Wird sich der Goldgewinnungsprozess lohnen, wenn riesige Wassermengen auf Schiffen verarbeitet werden müssen? Die Ergebnisse waren ermutigend: Der Abbau einiger Milligramm Gold pro Tonne Meerwasser würde die Produktionskosten decken, und 1 oder 2 Milligramm darüber wären rentabel. Es wurde vereinbart, dass die Umsetzung des Projekts von Unternehmen wie dem Silber- und Goldisolierungsunternehmen in Frankfurt am Main und der Metallbank finanziert wird. Gaber konnte sein eigenes schwimmendes Versuchslabor errichten. Er wollte systematisch die Weltmeere umrunden, um herauszufinden, wo sich das meiste Gold befand.
Auf dem umgebauten Kanonenboot Meteor, von dem nur noch der Rumpf übrig war und das zum „ozeanographischen Forschungsschiff“ umgebaut wurde, gingen Goldsucher im April 1925 zur See. Sie sollten Anfang Juni 1927 von ihrer Reise zurückkehren. Die Expedition zirkulierte zwischen den Küsten Amerikas und Afrikas und nahm über 5.000 Wasserproben, die in speziellen versiegelten Gefäßen an das Institut in Berlin-Dahlem geschickt wurden. Mehrere Hundert weitere Proben wurden von anderen Schiffen aus der Bucht von San Francisco sowie von den Küsten Grönlands und Islands entnommen.
Im Mai 1926 lüftete Fritz Haber in der Reportage „Gold im Meerwasser“ erstmals das Geheimnis und berichtete von den Chancen, Gold aus Meerwasser zu gewinnen. Die Bilanz, die er präsentierte, war vernichtend: „ Es wird kein Gold geben».
Die Ergebnisse der ersten Tests erwiesen sich als ... falsch. Es schlichen sich methodische Fehler ein, die nicht sofort erkannt wurden, was zu einem überschätzten Goldgehalt führte. Es gab zu viel Vertrauen in die klassische chemische Analysetechnik. Zu Beginn gab es auch keine Fähigkeit, Mikromengen von Gold und Silber zu trennen, was zur Trennung von Gold mit Silber führte.
Professor Haber hat lange gebraucht, um die wichtigsten Fehlerquellen zu finden und zu beseitigen. Mit Hilfe einer verbesserten Methode konnte er schließlich sogar ein Millionstel Milligramm (10 -9 g) Gold zuverlässig bestimmen. Die Möglichkeit, Mikromengen Gold von außen einzubringen, wurde überhaupt nicht berücksichtigt. Gold ist in Spuren überall vorhanden: in Reagenzien, Gefäßen, Schalen. Dies sind geringe Mengen, die jedoch ausreichen, um das Ergebnis der Mikroanalyse zu verfälschen und zu unrealistisch hohen Werten zu führen.
Infolgedessen fand Haber statt 5-10 mg Gold in einem Kubikmeter Meerwasser nur ein Tausendstel: im Durchschnitt 0,005 bis 0,01 mg. Lediglich vor der Küste Grönlands stieg der Goldgehalt auf etwa 0,05 mg/m 3 an. Gold dieser Konzentration konnte jedoch nur in Wasser gefunden werden, das nach dem Abschmelzen des Packeises gewonnen wurde. Haber erkundete auch den goldhaltigen Rhein; er berücksichtigte die Tatsache, dass das Land Baden vor hundert Jahren Gold aus den Minen dieses Flusses für die Prägung seiner Münzen förderte. Haber fand durchschnittlich 0,005 mg Gold pro Kubikmeter Wasser. Auch aus wirtschaftlicher und produktionstechnischer Sicht stellte Rheingold nichts Attraktives dar. Natürlich schwimmen jedes Jahr fast 200 kg Gold, gelöst in mehr als 63 Milliarden Kubikmetern Wasser, mit dem Wasser des Rheins davon. Gold in Konzentrationen (1-3) * 10 -12, also 3 Teile Gold pro 1.000.000.000.000 Teile Flusswasser. Haber sah keine Möglichkeit einer kostengünstigen Verarbeitung solch geringer Goldspuren. Der enttäuschte Wissenschaftler glaubte, dass es vielleicht irgendwo im Ozean Räume gab, in denen Edelmetalle in Konzentrationen gefunden wurden, die für ihre industrielle Verwendung günstig waren. Gaber resignierte: „ Ich weigere mich, im Heuhaufen nach einer dubiosen Nadel zu suchen».
Trotz vieler Versuche, Gold aus Meerwasser zu gewinnen, ist nur ein Fall bekannt, bei dem nennenswerte Mengen dieses Metalls gewonnen wurden. Im Zusammenhang mit der Bromgewinnungsanlage in North Carolina wurden Untersuchungen zur Gewinnung anderer Metalle, darunter Gold, durchgeführt. Durch die Verarbeitung von 15 Tonnen Meerwasser konnten 0,09 mg Gold gewonnen werden, was einem Wert von etwa 0,0001 US-Dollar entspricht. Heute macht diese unbedeutende Menge das gesamte aus Meerwasser gewonnene Gold aus.
Goldvorkommen, Quecksilberabbau
