ทองคำจากน้ำในแม่น้ำโดยอิเล็กโทรลิซิส คุณสามารถหาทองคำจากน้ำได้ที่ไหนและอย่างไร? ทองคำจากน้ำทะเล

มีสารต่างๆ 10 10 ตันละลายในมหาสมุทรโลก ซึ่งทั้งหมดนี้รู้จักกันในเปลือกโลก กัลฟ์สตรีมเพียงอย่างเดียวขนส่งเกลือต่างๆ 3 ล้านตันต่อวินาที ในอดีตอันไกลโพ้นได้รับจากทะเลในลักษณะเดียวกับทุกวันนี้ - โดยการระเหย- โดยใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย ​​จึงสามารถสกัดโซเดียม โพแทสเซียม คลอรีน แมกนีเซียม แคลเซียม โบรมีน และลิเธียมได้

รับทอง

เป็นเวลานานที่มนุษย์ใฝ่ฝันที่จะสกัดทองคำจากน้ำทะเล และดูเหมือนจริงมากจนเยอรมนีต้องจ่ายค่าชดเชยสงครามโลกครั้งที่หนึ่งด้วยทองคำ "ทะเล" สิ่งนี้ทำโดย F. Haber ผู้ได้รับรางวัลโนเบล อย่างไรก็ตามแม้ว่าเรือจะมีอุปกรณ์ครบครันและการเดินทางได้รับการอุดหนุนและเตรียมการอย่างดี แต่ก็ไม่มีอะไรเกิดขึ้น: ทองคำทั้งหมดที่สกัดจากน้ำทะเลมีมูลค่า 0.0001 ดอลลาร์นั่นคือเพียง 0.09 มิลลิกรัมเท่านั้นที่ได้รับจาก 15 ตัน น้ำ .

นักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียต A. Davankov บนเรือ "Mikhail Lomonosov" ได้รับทองคำหนึ่งมิลลิกรัมโดยใช้คอลัมน์แลกเปลี่ยนไอออนจากน้ำ 500 ตัน แน่นอนว่านี่ยังไม่เพียงพอ แต่มีเรือจำนวนมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องของการติดตั้งกับดักแบบถอดเปลี่ยนได้ ตัวดูดซับตามธรรมชาติ - ตะกอน - ได้ทำหน้าที่คล้ายกันแล้ว ในตะกอนด้านล่างของทะเลแดง ตะกอนประกอบด้วยทองคำ 5 กรัมต่อตะกอนหนึ่งตัน เห็นได้ชัดว่ามีทองคำมากกว่า 10 ล้านตันละลายในมหาสมุทรโลก สิ่งนี้มีความสำคัญอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ทองคำทั้งหมดที่มาจากทวีป ดังนั้น น้ำจืดของแม่น้ำบางสายจึงมีทองคำมากถึง 16 คลาร์ก มันอยู่ที่ไหน? ในตะกอนตะกอนชายฝั่ง? หากเป็นเช่นนั้นก็สามารถค้นพบเงินฝากดังกล่าวได้

ปริมาณทองคำในน้ำทะเลมีการประมาณไว้แตกต่างกัน: ตามข้อมูลของ S. Arrenis (1902) ทองคำประกอบด้วย 6 มิลลิกรัมต่อตัน ตามข้อมูลของ G. Putnam (1953) 0.03-44 และตามข้อมูลในปี 1974 0.04-3.4 ไมโครกรัมต่อลิตร สถานะของโลหะถูกกำหนดไว้ใน: สารแขวนลอยของอนุภาคขนาดเล็ก, คอลลอยด์, ไอออนเชิงซ้อน AuCI 2 และ AuCI 4, สารประกอบออร์กาโนโกลด์

พวกเขาพยายามสกัดทองคำได้อย่างไร? มีหลายวิธี: ถุงไพไรต์ถูกลากไปด้านหลังเรือ ตะไบสังกะสีที่มีตะกั่วเจ็ดกรัมถูกล้างด้วยน้ำ 550 ลิตร และได้รับทองคำ 0.6 มิลลิกรัม และเงิน 1.1 มิลลิกรัม ที่ใช้เป็นตัวดูดซับ ได้แก่ ซีโอไลต์ เพอร์มิวไทต์ โค้ก ตะกรัน ปูนเม็ด ถ่าน พีท แป้งไม้ ซัลไฟต์เซลลูโลส ผงแก้ว ลีดซัลไฟด์ คอลลอยด์ซัลเฟอร์ ปรอทโลหะ แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (ในปี พ.ศ. 2468 มีทองคำ 5 มิลลิกรัม จาก 2 ตันน้ำ) เรซินแลกเปลี่ยนไอออน (A. Davankov, 1956) อย่างไรก็ตาม ทองคำยังคงเป็นที่สนใจของผู้คน ในน้ำทะเลสำหรับไอออนหลัก 11 ตัว (CI -, SO 2\4, HCO 3 -, CO 2\3-, Br -, F -, H 2 BO 3-, Na +, Ca 2+, K +) ที่นั่น คิดเป็นร้อยละ 99 .99 โดยธรรมชาติแล้วข้อมูลนี้ค่อนข้างเป็นการประมาณ ที่จริงแล้ว น้ำทะเลมีความซับซ้อนของสารละลายไอออนิกและคอลลอยด์ แร่ธาตุแขวนลอย ก๊าซ สารตกค้างอินทรีย์ ฯลฯ นอกจากนี้องค์ประกอบของน้ำทะเลยังได้รับผลกระทบจากขยะอุตสาหกรรมอีกด้วย ดังนั้นเนื้อหาตะกั่วจึงเพิ่มขึ้น 10 เท่าในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา พื้นที่พิเศษปรากฏขึ้น - "โอเอซิสแห่งโลหะ"

การทำเหมืองแร่โลหะอื่นๆ

ในปี พ.ศ. 2491 เรืออัลบาทรอสของสวีเดนได้ค้นพบแหล่งน้ำเกลือที่มีโลหะร้อนอยู่ก้นทะเลในทะเลแดง งานโดยละเอียดที่ดำเนินการบนเรือ Discovery ในปี พ.ศ. 2509 ระบุการกดขี่ขนาดใหญ่สามครั้งที่ความลึกมากกว่า 2 กิโลเมตร โดยพบน้ำเกลือที่มีอุณหภูมิสูงถึง 56 ° C และความเข้มข้นของเกลือ 26 เปอร์เซ็นต์

ในชั้นหนา 200 เมตรในแอตแลนติส II, Chain และ Discovery เนื้อหาของเหล็ก, แมงกานีส, สังกะสี, ตะกั่ว, ทองแดง, ทอง, เงิน, อินเดียม, โคบอลต์, แคดเมียม, สารหนู และปรอทมีจำนวนนับหมื่น สูงขึ้นเท่าตัว พบซัลไฟด์ที่มีความเข้มข้นสูงในตะกอนที่ด้านล่างของช่องกด ตะกอนเหล่านี้อยู่ใต้หินคาร์บอเนตที่แห้งแล้งซึ่งมีหินบะซอลต์เกิดขึ้น การสะสมของแร่เริ่มขึ้นเมื่อ 13,000 ปีก่อน เป็นที่ยอมรับว่าตั้งแต่ปี พ.ศ. 2507 ระดับน้ำเกลือมีเพิ่มขึ้น ดังนั้นในปี 1973 อุณหภูมิจึงสูงถึง 62° C

ตะกอนที่มีแร่ได้รับการประมาณไว้แล้วในลูกบาศก์เมตร เป็นตันและเป็นดอลลาร์ แต่การใช้งานจริงของตะกอนประเภทที่ผิดปกตินี้ดูเหมือนจะอยู่ห่างไกล ในพื้นที่กว่า 2 ล้านตารางกิโลเมตร ยังมีการสร้างตะกอนที่มีโลหะซึ่งสัมพันธ์กับรอยเลื่อนและภูเขาไฟใต้น้ำอีกด้วย ความสำคัญในทางปฏิบัติของพวกเขายังไม่ชัดเจน

ตามการประมาณการในแง่ดีที่สุด ปริมาณสำรองยูเรเนียมบนบกอยู่ที่ประมาณ 5 ล้านตัน (ไม่รวมประเทศ CIS) และมหาสมุทรโลกมีองค์ประกอบนี้ 4 พันล้านตัน

การค้นหาตัวดูดซับสำหรับโลหะบางชนิดให้ผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิด: ไทเทเนียมไฮดรอกไซด์ดูดซับโครเมียม (สัมประสิทธิ์การสะสม 1 ล้าน), วานาเดียม (100,000), แมงกานีส, เหล็ก, ทองแดง, นิกเกิล (10-100,000) ทองแดงถูกดูดซับบนเครื่องแลกเปลี่ยนไอออน และในการทดลองของ A. Davankov เงินจะถูกดูดซับ (2.5 มิลลิกรัมต่อตัวดูดซับ 200 กรัม) ตัวดูดซับของโมลิบดีนัม ซีเซียม ทอเรียม เรเดียม และรูทีเนียมได้รับการทดสอบแล้ว

ปรากฎว่าตัวดูดซับโพลีเอทิลีนจะตกตะกอน 9/10 ของปริมาณอินเดียมเริ่มต้นใน 20 วัน และไคโตซาน (ส่วนประกอบของเปลือกของสัตว์ที่มีเปลือกแข็งและเปลือกของสัตว์ขาปล้อง) จะดูดซับสังกะสี ทองแดง แคดเมียม ตะกั่ว และโลหะอื่น ๆ เป็นที่น่าสนใจที่ธรรมชาติแนะนำวิธีการทางเทคโนโลยี: สาหร่ายทะเลเข้มข้นไอโอดีนและอลูมิเนียม radiolarians – ธาตุโลหะชนิดหนึ่ง; – นิกเกิล; กุ้งมังกรและหอยแมลงภู่ – โคบอลต์; ปลาหมึกยักษ์ – ทองแดง; แมงกะพรุน – สังกะสี ดีบุก และตะกั่ว โฮโลทูเรียน - วาเนเดียม; ทูนิเคตบางประเภท - แทนทาลัมและไนโอเบียม ใน ascidians (tunicate litter) ความเข้มข้นของวานาเดียมคือ 10 10 (โลหะเป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสี) ญี่ปุ่นปฏิเสธที่จะนำเข้าวานาเดียมเนื่องจากเริ่มได้รับจากทะเลโดยใช้เพรียงทะเล

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบทองคำครั้งแรกในน้ำทะเล จริงอยู่ ในเวลาเพียงไม่กี่นาทีบทสนทนาที่เริ่มต้นเกี่ยวกับการสกัดทองคำจากมหาสมุทรก็จบลงอย่างรวดเร็ว

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบในไม่ช้าว่าสารประกอบโลหะหนักบางชนิดสามารถตกตะกอนทองคำจากสารละลายได้ เหล็กซัลไฟด์ ไพไรต์ “หลอมรวม” โลหะสีเหลืองอย่างเข้มข้นเป็นพิเศษ

นั่นคือตอนที่พวกเขาพยายามลากถุงแร่ที่อยู่ด้านหลังท้ายเรือ เมื่อกลับจากการเดินทาง พบปริมาณทองคำที่เพิ่มขึ้นในไพไรต์

ในปี 1902 Svante Arrhenius นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังชาวสวีเดน ได้กำหนดปริมาณทองคำทั้งหมดในมหาสมุทรโลก จากการคำนวณของเขาพบว่ามีปริมาณ 8 พันล้านตัน วันนี้เรารู้ว่าข้อมูลของ Arrhenius นั้นเกินจริงอย่างมาก แต่ยังไม่มีข้อมูลที่แน่นอน

ข้อโต้แย้งเกี่ยวกับปริมาณทองคำโดยเฉลี่ยของน้ำทะเลปะทุขึ้นอีกครั้งเป็นครั้งคราว นักวิทยาศาสตร์มีการประมาณปริมาณโลหะนี้ในน้ำทะเลที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีความคลาดเคลื่อนในลำดับความสำคัญหลายประการ

วิธีการกระตุ้นนิวตรอนสำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบของของเหลวอย่างละเอียดซึ่งพัฒนาและเชี่ยวชาญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้สามารถทำการวิจัยที่น่าสนใจได้ พนักงานของเรือวิจัย "Mikhail Lomonosov" ได้ทำการวิจัยในลักษณะนี้

ขณะล่องเรือในเขตเขตร้อนของมหาสมุทรแอตแลนติก พวกเขาสร้างตัวอย่างน้ำทะเลจำนวน 89 ตัวอย่างเพื่อรวบรวมทองคำ โดยนำมาจากจุดต่างๆ และที่ความลึกต่างกัน แม้จะมาจากระดับความลึกมากกว่า 5 กิโลเมตรก็ตาม

พวกมันถูกตกตะกอนด้วยรีเอเจนต์พิเศษ และตะกอนจะถูกวางไว้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เมื่อได้รับรังสีนิวตรอนที่นั่น ธาตุต่างๆ ก็เริ่มปล่อยรังสีแกมมาออกมา - พวกมันให้ "เสียง" จากลักษณะของรังสีที่เหนี่ยวนำนี้ สามารถกำหนดปริมาณทองคำของตัวอย่างได้

จากข้อมูลของมิคาอิล โลโมโนซอฟ ความเข้มข้นเฉลี่ยของโลหะมีค่าในน้ำทะเลสูงกว่าที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างบางชิ้นมีทองคำมากกว่าที่คาดไว้เกือบพันเท่า

สิ่งนี้เป็นการยืนยันข้อสันนิษฐานที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้อย่างน่าเชื่อว่าปริมาณทองคำมีความแตกต่างกันอย่างมากในสถานที่และความลึกที่แตกต่างกัน จนถึงขณะนี้ มีการตั้งคำถามถึงการมีอยู่ของโซนที่มีความเข้มข้นของทองคำสูง

นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ดำเนินการเพื่ออธิบายสาเหตุของความผิดปกติดังกล่าว แน่นอนว่าคุณสามารถจำไว้ว่าในพื้นที่ที่มีทองคำ น้ำใต้ดินมีทองคำมากกว่าที่อื่นหลายร้อยเท่า

ข้อมูลของ "Mikhail Lomonosov" ในคำพูดของนักวิชาการ A.P. Vinogradov สามารถ "กระตุ้นความสนใจที่เกี่ยวข้องกับทองคำในน้ำทะเลได้อีกครั้ง" นักวิจัยเองเชื่อว่าจำเป็นต้องมีงานขนาดใหญ่และเป็นระบบซึ่งไม่เพียงแต่เป็นที่สนใจทางวิทยาศาสตร์ตามธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังอาจมีความสำคัญในทางปฏิบัติด้วย การระบุโซนที่มีความเข้มข้นของทองคำเพิ่มขึ้นอย่างน่าเชื่อถือ สาเหตุของการก่อตัวและเงื่อนไขสำหรับการดำรงอยู่อย่างยั่งยืนอาจทำให้เกิดคำถามในการสกัดทองคำจากน้ำทะเลอีกครั้ง

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้ค้นพบวิธีสกัดทองคำจากน้ำโดยใช้ตัวดูดซับพิเศษ นำไปใช้กับแผ่นพลาสติกและวางในกระแสน้ำ ทองคำทั้งหมดจากกระแสน้ำจะถูกดูดซับไว้บนจาน ตัวดูดซับจะถูกทำความสะอาดเป็นระยะจากแผ่นและละลายในเตาไฟฟ้า หลังจากการถลุงจะได้ทองคำในรูปของแท่งโลหะ

ด้วยปริมาณทองคำสำรองจำนวนมหาศาลในทะเลและมหาสมุทร น้ำจากเหมือง และในแม่น้ำหลายสาย ตลอดจนความเรียบง่ายและเทคโนโลยีที่มีต้นทุนต่ำ ในไม่ช้านี้คงจะเป็นไปได้ที่จะขุดทองคำในปริมาณที่ไม่จำกัดได้

สิ่งประดิษฐ์ของนักวิทยาศาสตร์ได้รับการจำแนกอย่างเข้มงวดและไม่ทราบสูตรของตัวดูดซับ แต่การรั่วไหลของข้อมูลทำให้ราคาแลกเปลี่ยนทองคำลดลงอย่างเห็นได้ชัด เมื่อ 4 เดือนที่แล้ว (ต้นเดือนพฤศจิกายน 2554) ราคาเกือบแตะ 2,000 ดอลลาร์ต่อออนซ์ และตอนนี้ลดลงเหลือ 1,660 ดอลลาร์ต่อออนซ์

หากผู้ผลิตทองคำชั้นนำไม่ซื้อสิทธิบัตรในอนาคตอันใกล้นี้ ในปี 2014 การติดตั้งขั้นพื้นฐานใหม่สำหรับการสกัดทองคำจากน้ำทั้งทางอุตสาหกรรมและสำหรับการใช้งานส่วนบุคคลจะได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานของมัน

อุปกรณ์แยกทองคำแบบพกพาแบบพกพา iGolds อาจวางจำหน่ายในต้นปีหน้า ราคาที่คาดหวังของ iGold คือ 68,000 รูเบิล การสมัครเบื้องต้นได้รับการยอมรับสำหรับการซื้อ iGold

ยูเรเนียม ทองคำ ลิเธียม - วัตถุดิบอันมีค่าหลายพันล้านตันถูกละลายในน้ำเกลือ ก่อนหน้านี้ กระบวนการสกัดสารที่เป็นประโยชน์ออกจากน้ำต้องใช้แรงงานคนมาก ตอนนี้นักวิจัยกำลังจะดึงสมบัตินี้ออกมาจากส่วนลึกของทะเลในที่สุด

16 05 2016
14:18

มหาสมุทรกักเก็บยูเรเนียมไว้ประมาณสี่พันล้านตันและทองคำหลายหมื่นกิโลกรัม

ทะเลเป็นเหมืองทองคำ อย่างน้อยถ้าคุณรู้ว่าจะมองที่ไหน โดยปกติแล้ว น้ำทะเลหนึ่งลิตรประกอบด้วยทองคำเพียงไม่กี่พันล้านกรัม แต่เมื่อไม่นานมานี้ นักวิจัยจากเยอรมนีและไอซ์แลนด์ได้ค้นพบน้ำพุที่มีทองคำเดือดบนคาบสมุทร Reykjanes ของไอซ์แลนด์ ที่นั่นความเข้มข้นของทองคำสูงกว่าน้ำทะเลธรรมดาถึงครึ่งล้านเท่า

ไม่เพียงแต่โลหะมีค่านี้เท่านั้น แต่ยังมีสารที่มีคุณค่าอื่นๆ ที่ถูกละลายในน้ำทะเลในปริมาณมหาศาลอีกด้วย ยูเรเนียมประมาณสี่พันล้านตันลอยอยู่ในทะเล นี่เพียงพอที่จะสนองความต้องการพลังงานของมนุษยชาติเป็นเวลา 10,000 ปี หรือตัวอย่าง ลิเธียม: องค์ประกอบทางเคมีของธาตุหายากนี้ใช้สำหรับแบตเตอรี่ในแท็บเล็ตหรือสมาร์ทโฟน ประเทศต่างๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังลงทุนในการสำรวจว่ามหาสมุทรสามารถใช้เป็นแหล่งทรัพยากรใหม่ได้อย่างไร แต่คุณต้องเข้าใจว่าการจับวัตถุดิบจากน้ำนั้นไม่ใช่งานจิ๊บจ๊อย

ในประเทศเยอรมนี ศูนย์วิจัยมหาสมุทรเฮล์มโฮลทซ์ (Geomar) ในเมืองคีล มีส่วนร่วมในการค้นพบแหล่งสะสมทองคำในบ่อน้ำพุร้อนในประเทศไอซ์แลนด์ “ความเข้มข้นที่วัดได้ค่อนข้างสอดคล้องกับการสะสมของทองคำจำนวนมาก” Mark Hannington หัวหน้าคณะทำงานสำรวจทางทะเลของ Geomar กล่าว

ทีมงานเชื่อว่าแหล่งกักเก็บความร้อนใต้พิภพของคาบสมุทร Reykjanes มีทองคำอย่างน้อย 10,000 กิโลกรัม นักวิจัยคาดการณ์ว่าทองคำที่ละลายในน้ำทะเลและหมุนเวียนอยู่ในรอยแยกหินใต้ดินนั้น จะต้องสะสมเป็นเวลานานก่อนที่จะออกจากอ่างเก็บน้ำใต้ดิน จากนั้นจึงไหลออกมาด้วยความเข้มข้นที่สูงมากผ่านรูเจาะ

จุลินทรีย์สีทอง

“ทองคำนี้สามารถปรากฏในของเหลวในรูปของอนุภาคนาโนทองคำเนื้อละเอียดได้” Dieter Garbe-Schönberg จากมหาวิทยาลัย Kiel แนะนำ สิ่งที่เรียกว่าทองคำนาโนเป็นที่ต้องการในเทคโนโลยีหลายด้าน คุณสมบัติพื้นผิวพิเศษช่วยให้สามารถควบคุมปฏิกิริยาเคมีในตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

แต่จะสามารถสกัดทองคำที่บดละเอียดเช่นนี้จากน้ำได้อย่างไร และถึงกระนั้นกระบวนการนี้ก็มีราคาไม่แพง เรียบง่าย และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม? นักวิจัยรุ่นเยาว์จากมหาวิทยาลัยไฮเดลเบิร์กและจากศูนย์วิจัยมะเร็งแห่งเยอรมนีมีแนวคิดที่ยอดเยี่ยม เพื่อบังคับให้ทองคำตกตะกอนจากสารละลาย พวกเขาใช้คุณสมบัติของแบคทีเรียดัดแปลงพิเศษ

Delftia acidovorans เป็นชื่อของจุลินทรีย์ที่เติบโตในเหมืองทองคำเท่านั้น จุลินทรีย์นี้ได้ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม โดยแยกโลหะมีค่าออกจากสารละลายที่มีความเข้มข้นของทองคำค่อนข้างต่ำ นักวิจัยระบุยีนที่จำเป็นและใส่เข้าไปในจุลินทรีย์ E. coli ซึ่งแพร่กระจายไปทั่วโลก

ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถแยกโลหะมีค่าออกจากสารละลายที่มีทองคำได้อีกครั้ง เช่น ที่ผลิตโดยการแยกทองคำออกจากเศษอิเล็กทรอนิกส์ นักวิจัยได้ยื่นขอรับสิทธิบัตรเกี่ยวกับกระบวนการทางเทคโนโลยีชีวภาพเหล่านี้ เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้ได้แสดงให้เห็นแล้วว่ามีความสามารถในการแข่งขันสูงเมื่อเทียบกับกระบวนการแปรรูปทองคำด้วยสารเคมีแบบดั้งเดิม การค้นพบครั้งนี้สามารถปฏิวัติการสกัดทองคำจากทะเลได้

ยูเรเนียมหลายพันล้านตัน

ขณะเดียวกัน สหรัฐฯ กำลังส่งเสริมโครงการวิจัยสำคัญๆ ในการทำเหมืองแร่ยูเรเนียมจากมหาสมุทร ปริมาณสำรองที่ละลายในน้ำจำนวนมหาศาลมาจากแร่ธาตุธรรมชาติที่ถูกชะล้างออกสู่ทะเลผ่านสภาพอากาศและกระบวนการกัดกร่อนอื่นๆ อย่างไรก็ตาม: ยูเรเนียมไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะออกจากน้ำ ย้อนกลับไปในทศวรรษ 1980 นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นทดลองวัสดุที่จับและผูกยูเรเนียมจากน้ำทะเลโดยเฉพาะ

ชาวอเมริกันกำลังพยายามทำให้วิธีนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้น สมาคมวิจัยต้องการจับปลายูเรเนียมอย่างแท้จริง ในวารสารการวิจัยวิศวกรรมอุตสาหกรรมและเคมี ได้มีการนำเสนอวัสดุและคำอธิบายของวิธีการดังกล่าวต่อสาธารณะเป็นครั้งแรก วิธีการนี้น่าจะสามารถลดต้นทุนในการสกัดยูเรเนียมจากทะเลได้สามถึงสี่เท่า ขณะเดียวกันก็เพิ่มปริมาณวัตถุดิบที่สกัดได้

“เพื่อรักษาอนาคตของพลังงานนิวเคลียร์ เราจำเป็นต้องค้นหาแหล่งผลิตเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและเชื่อถือได้” Philip Britt ผู้อำนวยการโครงการของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาอธิบาย วิธีการนี้กำลังได้รับการพัฒนาในสถาบันวิจัยของรัฐบาลสองแห่ง ได้แก่ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ในรัฐเทนเนสซี และห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือในริชแลนด์

เส้นใยโพลีเอทิลีนยาว (เชือก) ทำหน้าที่เป็น "คันเบ็ด (ตัวจับ) สำหรับยูเรเนียม" เส้นใยบางแต่คงตัวได้รับการดูแลเป็นพิเศษ ดังนั้นในกระบวนการนี้โมเลกุลบางส่วนจึงถูกแปลงเป็นอะมิดอกซิม สารประกอบอินทรีย์นี้ซึ่งประกอบด้วยคาร์บอนและไนโตรเจนเป็น "เหยื่อ" สำหรับยูเรเนียมที่ละลายในน้ำเนื่องจากจะสร้างสารประกอบที่มีสารนี้เป็นพิเศษ

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ในการ "จับ" ยูเรเนียมนั้นจำเป็นต้องวางสายไฟไว้ในทะเลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีมวลน้ำซึ่งมีกระแสน้ำและเกิดการปะปนกัน หลังจากผ่านไปสองสามสัปดาห์ ก็สามารถถอดสายรองรับยูเรเนียมออกได้ พวกเขาจะถูกวางไว้ในอ่างกรดซึ่งยูเรเนียมจะถูกปล่อยออกมาเป็นยูเรนิล สารประกอบนี้สามารถสกัดได้ง่ายจากสารละลาย จากนั้นจึงสามารถเสริมสมรรถนะและแปรรูปเป็นยูเรเนียมได้อย่างง่ายดาย “คันเบ็ด” ยูเรเนียมสามารถรอดจากขั้นตอนนี้ได้โดยไม่มีปัญหา และนักวิจัยระบุว่าสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ลงสู่มหาสมุทรได้โดยตรง

ปริมาณยูเรเนียมที่สามารถสกัดได้จากทะเลด้วยวิธีนี้ได้แสดงให้เห็นแล้วโดยการทดสอบในสถานที่ที่แตกต่างกันสามแห่งบนชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา ฟลอริดา และชายฝั่งแมสซาชูเซตส์ หลังจากอยู่ในน้ำทะเลเป็นเวลา 49 วัน เชือกก็กลับคืนมาและมัดยูเรเนียมประมาณ 6 กรัมต่อวัสดุดูดซับ 1 กิโลกรัม นักวิจัยชาวญี่ปุ่นเคยสามารถบรรลุผลสำเร็จของยูเรเนียม 2 กรัมต่อวัสดุดูดซับหนึ่งกิโลกรัม และขณะเดียวกันสายพลาสติกญี่ปุ่นก็ต้องแช่อยู่ในน้ำเป็นเวลา 60 วัน

“การทำความเข้าใจว่าวัสดุดูดซับทำงานอย่างไรตามธรรมชาติในน้ำทะเลเป็นสิ่งสำคัญ” แกรี กิลล์ รองผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการแห่งชาติแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือกล่าว เนื่องจากนอกเหนือจากอัตราการสกัดยูเรเนียมที่สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้แล้ว จะต้องรับประกันว่าวิธีนี้จะไม่ส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม “แต่เราพบแล้วว่าวัสดุดูดซับเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่เป็นพิษ” กิลล์กล่าว

ทีมงานได้ทำงานเพื่อปรับปรุงวิธีการนี้มาเป็นเวลาห้าปีแล้ว ทุกอย่างเริ่มต้นจากการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ โปรแกรมจะตรวจสอบว่ากลุ่มสารเคมีใดที่คัดเลือกจับและจับยูเรเนียม ตามด้วยการศึกษาทางอุณหพลศาสตร์และจลน์ศาสตร์ซึ่งกำหนดความเร็วที่ยูเรเนียมจากน้ำจับกับสารดูดซับเฉพาะและจุดสมดุลของปฏิกิริยานี้ กระบวนการทั้งหมดจะทำงานก็ต่อเมื่อมีการจับยูเรเนียมมากกว่าที่ละลาย

ลิเธียมสำหรับแบตเตอรี่

สถาบันวิทยาศาสตร์จีนและสำนักงานพลังงานปรมาณูของญี่ปุ่น (JAAE) ก็มีส่วนร่วมในโครงการนี้เช่นกัน ที่สถาบัน Rokkasho Fusion ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสำนักงานพลังงานปรมาณูของญี่ปุ่น นักวิจัยชาวญี่ปุ่นยังคงศึกษาวิธีการทางเทคนิคในการสกัดวัตถุดิบที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์จากน้ำทะเล

สารเหล่านี้ได้แก่ลิเธียม ซึ่งเป็นโลหะที่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางเคมีของธาตุหายาก จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดกะทัดรัด ซึ่งปัจจุบันพบเห็นได้ทั่วไปในแท็บเล็ต กล้องดิจิตอล และโทรศัพท์มือถือ และยังใช้สำหรับกักเก็บพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในรถยนต์ไฟฟ้าอีกด้วย

ในขณะที่แหล่งสะสมลิเธียมที่เป็นที่รู้จักและสามารถเข้าถึงได้นั้นอยู่ที่ประมาณประมาณ 50 ล้านตัน นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าลิเธียม 230 พันล้านตันอาจละลายได้ในน้ำทะเล อย่างไรก็ตามพบวัตถุดิบเป็นธาตุเท่านั้น น้ำทะเลประมาณ 150,000 ลิตรแทบไม่มีลิเธียมแม้แต่ 30 กรัม

แต่สึโยชิ โฮชิโนะจากสถาบันสังเคราะห์ Rokkasho ก็ไม่รู้สึกเขินอายกับเรื่องนี้เลย นักวิทยาศาสตร์เพิ่งนำเสนอวิธีการกรองโลหะที่ต้องการออกจากน้ำต่อสาธารณชน แม้ว่าจะมีปริมาณน้อยมากก็ตาม วิธีนี้ไม่ต้องการการใช้พลังงานเพิ่มเติม เนื่องจากได้รับพลังงานจากอนุภาคลิเธียมที่มีประจุไฟฟ้าเอง

ในตัวกรองซึ่งประกอบด้วยเมมเบรนแก้วเซรามิกที่มีค่าการนำไฟฟ้าลิเธียมไอออน อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่จากด้านลบไปยังด้านบวก จึงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า “เซรามิกที่มีรูพรุนขนาดเล็กอนุญาตให้เฉพาะอนุภาคลิเธียมที่มีประจุไฟฟ้าที่ละลายในน้ำทะเลเท่านั้นที่จะผ่านไปได้” นักวิจัยอธิบาย ในการทดสอบ 72 ชั่วโมง ตัวกรองมีอัตราการฟื้นตัวประมาณเจ็ดเปอร์เซ็นต์

นักวิจัยรู้ดีว่านี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ผู้เชี่ยวชาญจากศูนย์วิจัยพลังงานแห่งสหราชอาณาจักรแนะนำว่าในปี 2573 จะเป็นไปได้ที่จะได้รับวัตถุดิบในปริมาณเชิงพาณิชย์จากทะเลโดยใช้วิธีการเหล่านี้ โดยมีเงื่อนไขว่าราคาทองคำ ยูเรเนียม หรือลิเธียมยังคงอยู่ในระดับสูงเพียงพอ

ซิลเวีย ฟอน เดอร์ ไวเดน

ในปีพ.ศ. 2409 สมาชิกของ French Academy of Sciences ค้นพบการมีอยู่ของทองคำจำนวนเล็กน้อยในน้ำทะเล และต่อมาในปี พ.ศ. 2429 มีรายงานว่าปริมาณทองคำในน้ำในช่องแคบอังกฤษสูงถึง 65 มก. ต่อน้ำ 1 ตัน

นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนชื่อดัง Arrhenius ประเมินปริมาณทองคำนี้ไว้ที่ 8 พันล้านตัน หลายคนรู้เกี่ยวกับสมบัติล้ำค่านี้ เกี่ยวกับทองคำที่มีอยู่ในรูปของสิ่งเจือปนขนาดเล็กในน้ำทะเล แนวคิดนี้น่าสนใจมาก - เพียงแค่ดึงทองคำนี้ออกจากทะเล และไม่สกัดด้วยการทำงานหนักเหมือนเช่นเคย

ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษ มีความพยายามเกิดขึ้นในอังกฤษและสหรัฐอเมริกาเพื่อสกัดทองคำจากทะเลในระดับอุตสาหกรรม ในปี 1908 บริษัทร่วมทุนภายใต้การนำของ William Ramsay ได้พยายามแก้ไขปัญหานี้ สิทธิบัตรในการสกัดทองคำจากน้ำทะเลก็มีมากมายในไม่ช้า ไม่มีข่าวความสำเร็จใดๆ ความพยายามทั้งหมดต้องหยุดชะงักลงเนื่องจากมีปริมาณทองคำต่ำมาก และมีเกลือประกอบอยู่มากมาย ไม่มีวิธีการทางอุตสาหกรรมใดที่จะยอมให้แยกทองคำออกจากสารที่มาพร้อมกันได้ กล่าวคือ เพิ่มคุณค่าและสกัดออกมา

ฮาเบอร์ นักเคมีกายภาพ ซึ่งประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนไนโตรเจนจากอากาศเป็นแอมโมเนีย บัดนี้ต้องการที่จะร่วมพยายามสกัดทองคำจากทะเล

เมื่อต้นปี พ.ศ. 2463 ฮาเบอร์ได้ประกาศเรื่องนี้กับผู้ร่วมงานที่ใกล้ชิดที่สุดของเขา มีการเตรียมการอย่างเป็นความลับสำหรับภารกิจอันยิ่งใหญ่นี้ ซึ่งคนทั้งโลกไม่ควรรู้ เป็นเวลากว่าสามปีจนถึงฤดูร้อนปี 1923 ฮาเบอร์และเพื่อนร่วมงานใช้เวลาค้นหาปัญหาเร่งด่วนที่สุด: เพื่อระบุความเข้มข้นของทองคำในทะเลอย่างแม่นยำในเชิงวิเคราะห์ และเพื่อยืนยันข้อมูลเหล่านี้ทางสถิติ ปริมาณทองคำกลับกลายเป็นว่าต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ เมื่อ 50 ปีก่อน ในปี พ.ศ. 2415 ชาวอังกฤษ Sonstadt ได้วิเคราะห์น้ำทะเลจากอ่าวไอล์ออฟแมนเป็นครั้งแรก และพบว่ามีทองคำสูงสุด 60 มก. ต่อตัน ซึ่งก็คือต่อลูกบาศก์เมตร นักวิจัยคนอื่นๆ เชื่อว่าค่านี้ถูกประเมินสูงเกินไป ข้อมูลอยู่ระหว่าง 2 ถึง 65 มก. เห็นได้ชัดว่าพวกมันขึ้นอยู่กับว่าเก็บตัวอย่างจากที่ไหนในมหาสมุทรโลก

การพัฒนาวิธีการกำหนดปริมาณทองคำต้องใช้ความพยายามไม่น้อย เพื่อจุดประสงค์นี้ ฮาเบอร์เสนอวิธีการวิเคราะห์ระดับจุลภาค ซึ่งเป็นครั้งแรกที่ทำให้สามารถจับทองคำในปริมาณที่น้อยมากได้ เขาใช้ประโยชน์จากความสามารถของตะกั่วปริมาณเล็กน้อยที่ตกตะกอนจากสารละลายในรูปของซัลไฟด์ เพื่อกักเก็บทองคำทั้งหมดที่มีอยู่ในน้ำทะเลในระหว่างการตกตะกอน หลังจากแยกตะกอนออกแล้ว ก็กลับคืนสภาพเดิมและหลอมละลายเป็นเม็ดตะกั่ว ซึ่งมีทองคำและบางทีอาจเป็นเงิน ตะกั่วถูกกำจัดออกโดยการเผา และไมโครเรซิดิวถูกหลอมรวมกับบอแรกซ์ เม็ดทองคำยังคงอยู่ในการละลาย ซึ่งสามารถกำหนดขนาดได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ จากปริมาตรของลูกบอลและความหนาแน่นของทองคำที่ทราบ มวลของมันจะถูกกำหนด

กระบวนการวิเคราะห์นี้จะทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับทางเลือกการผลิตในการสกัดทองคำจากน้ำทะเล ฮาเบอร์จินตนาการถึงการส่งน้ำทะเลผ่านตัวกรองขั้นต้นแบบหยาบ จากนั้นหลังจากเติมสารตกตะกอนแล้ว ก็ดูดมันผ่านตัวกรองทรายละเอียด ปฏิบัติการทั้งหมดนี้และต่อมาจะต้องดำเนินการในทะเลเปิด

หลังจากทำงานเกี่ยวกับปัญหาทองคำมาสามปี ฮาเบอร์ก็เชื่อในงานของเขา: หากคุณเชื่อการวิเคราะห์ของเขา น้ำทะเลจะมีทองคำโดยเฉลี่ย 5 ถึง 10 มก. ต่อลูกบาศก์เมตร จำเป็นต้องปรับปรุงบริษัทเดินเรือในสายฮัมบูร์ก-อเมริกาให้ทันสมัย: กระบวนการสกัดทองคำจะทำกำไรได้หรือไม่หากต้องแปรรูปน้ำปริมาณมากบนเรือ? ผลลัพธ์ที่ได้เป็นที่น่าพอใจ: การขุดทองคำสองสามมิลลิกรัมต่อน้ำทะเลหนึ่งตันจะครอบคลุมต้นทุนการผลิต และมากกว่านั้น 1 หรือ 2 มิลลิกรัมก็จะทำกำไรได้ การดำเนินโครงการนี้ได้รับความเห็นชอบว่าจะได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากข้อกังวลต่างๆ เช่น Silver and Gold Isolation Enterprise ในแฟรงก์เฟิร์ต อัม ไมน์ และ Metals Bank Gaber สามารถสร้างห้องปฏิบัติการทดลองลอยน้ำของตัวเองได้ เขาต้องการเดินทางรอบมหาสมุทรโลกอย่างเป็นระบบเพื่อสำรวจว่าทองคำอยู่ที่ไหนมากที่สุด

บนเรือปืน Meteor ที่สร้างขึ้นใหม่ ซึ่งเหลือเพียงตัวเรือเท่านั้นและถูกดัดแปลงเป็น "เรือวิจัยสมุทรศาสตร์" ผู้แสวงหาทองคำออกสู่ทะเลในเดือนเมษายน พ.ศ. 2468 พวกเขามีกำหนดเดินทางกลับในต้นเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2470 คณะสำรวจได้หมุนเวียนไปมาระหว่างชายฝั่งอเมริกาและแอฟริกา โดยเก็บตัวอย่างน้ำมากกว่า 5,000 ตัวอย่าง ซึ่งถูกส่งในภาชนะปิดผนึกพิเศษไปยังสถาบันในกรุงเบอร์ลิน-ดาห์เลม ได้รับตัวอย่างอีกหลายร้อยตัวอย่างจากเรือลำอื่นจากอ่าวซานฟรานซิสโกและจากชายฝั่งกรีนแลนด์และไอซ์แลนด์

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2469 ในรายงาน "ทองคำในน้ำทะเล" ฟริตซ์ ฮาเบอร์ได้เปิดเผยความลับเป็นครั้งแรกและรายงานถึงโอกาสในการได้รับทองคำจากน้ำทะเล ความสมดุลที่เขานำเสนอนั้นทำลายล้าง: “ จะไม่มีทองคำ».

ผลการทดสอบครั้งแรกกลายเป็น...ไม่ถูกต้อง ข้อผิดพลาดด้านระเบียบวิธีพุ่งเข้ามาโดยตรวจไม่พบในทันที ซึ่งส่งผลให้มีปริมาณทองคำที่ประเมินไว้สูงเกินไป มีศรัทธามากเกินไปในศิลปะการทดสอบทางเคมีแบบคลาสสิก ในตอนแรกยังไม่มีทักษะในการแยกทองคำและเงินในปริมาณเล็กน้อย ส่งผลให้ทองคำที่มีเงินถูกแยกออก

ศาสตราจารย์ฮาเบอร์ใช้เวลานานในการค้นหาแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่สำคัญที่สุดและกำจัดสาเหตุเหล่านั้น ในที่สุด ด้วยความช่วยเหลือของวิธีการที่ได้รับการปรับปรุง เขาจึงสามารถระบุทองคำได้แม้แต่หนึ่งในล้านของมิลลิกรัม (10 -9 กรัม) ได้อย่างน่าเชื่อถือ ความเป็นไปได้ของการแนะนำทองคำในปริมาณเล็กน้อยจากภายนอกไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาเลย ทองคำในรูปของร่องรอยมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง: ในรีเอเจนต์, ภาชนะ, จาน นี่เป็นปริมาณเล็กน้อย แต่ก็เพียงพอที่จะบิดเบือนผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ระดับจุลภาคและนำไปสู่ค่าที่สูงเกินจริง

เป็นผลให้แทนที่จะเป็นทองคำ 5-10 มก. ในน้ำทะเลหนึ่งลูกบาศก์เมตร Haber พบเพียงหนึ่งในพันส่วน: โดยเฉลี่ยจาก 0.005 ถึง 0.01 มก. นอกชายฝั่งกรีนแลนด์เท่านั้นที่มีปริมาณทองคำเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 0.05 มก./ลบ.ม. อย่างไรก็ตาม ทองคำที่มีความเข้มข้นนี้สามารถพบได้เฉพาะในน้ำที่ได้หลังจากที่น้ำแข็งละลายแล้วเท่านั้น ฮาเบอร์ยังได้สำรวจแม่น้ำไรน์ที่มีทองคำอยู่ด้วย โดยเขาคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อร้อยปีก่อน ดินแดนแห่งบาเดนได้ขุดทองจากเหมืองในแม่น้ำสายนี้เพื่อสร้างเหรียญกษาปณ์ ฮาเบอร์พบทองคำเฉลี่ย 0.005 มก. ต่อน้ำลูกบาศก์เมตร จากมุมมองทางเศรษฐกิจและการผลิต ทองไรน์ไม่ได้แสดงถึงสิ่งที่น่าสนใจแต่อย่างใด แน่นอนว่าทองคำเกือบ 200 กิโลกรัมที่ละลายในน้ำมากกว่า 63 พันล้านลูกบาศก์เมตร ลอยไปกับน้ำในแม่น้ำไรน์ทุกปี ทองคำมีความเข้มข้น (1-3) * 10 -12 นั่นคือทองคำ 3 ส่วนต่อน้ำในแม่น้ำ 1,000,000,000,000 ส่วน ฮาเบอร์ไม่เห็นความเป็นไปได้ของการแปรรูปทองคำจำนวนเล็กน้อยเช่นนี้อย่างคุ้มค่า นักวิทยาศาสตร์ผู้ผิดหวังคนนี้เชื่อว่าบางทีบางแห่งในมหาสมุทรอาจมีช่องว่างซึ่งพบโลหะมีตระกูลในระดับความเข้มข้นที่เหมาะสมต่อการใช้ในอุตสาหกรรม Gaber ลาออกเอง: “ ฉันปฏิเสธที่จะมองหาเข็มที่น่าสงสัยในกองหญ้า».

แม้จะมีความพยายามหลายครั้งในการสกัดทองคำจากน้ำทะเล แต่ก็มีกรณีเดียวเท่านั้นที่ทราบกันดีว่าได้รับโลหะนี้ในปริมาณที่ประเมินค่าได้ ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับโรงงานสกัดโบรมีนในนอร์ธแคโรไลนา ได้มีการดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการสกัดโลหะอื่นๆ รวมถึงทองคำด้วย จากการประมวลผลน้ำทะเลจำนวน 15 ตัน สามารถสกัดทองคำได้ 0.09 มก. ซึ่งมีมูลค่าประมาณ 0.0001 ดอลลาร์ ปัจจุบัน จำนวนเล็กน้อยนี้คิดเป็นทองคำทั้งหมดที่สกัดได้จากน้ำทะเล

แร่ปรอทจากการขุดทอง