Подземные сокровища в городах

Ежегодно мировая электронная индустрия потребляет более 300 тонн золота и 7000 тонн серебра, и лишь 15% этих металлов затем используется заново.

Таким образом, мусорный бак, заполненный отработавшей своё электротехникой, содержит в себе примерно в 50 раз больше ценных веществ, чем многие из разрабатываемых природных залежей.

Так не пора ли организовать промышленную добычу сырья на свалках? Всё не так просто, говорит Кристер Форсгрен, технический директор международной компании по переработке отходов Stena Metall. Дело в том, что в мусоре помимо нужных материалов всегда содержится множество других. Фирма провела эксперимент, в котором пробурила тестовые скважины и измерила содержание металлов на территории одной из шведских свалок. Меди там оказалось очень много. Проблема, по словам Форсгрена, заключается в том, что за перезахоронение ненужных отходов необходимо платить. «Если бы не это, идея была бы экономически очень выгодной», – говорит он.

А пока наиболее перспективными считаются другие источники вторсырья. Том Грэдел, специалист в области промышленной экологии из Йельского университета (США), изучал так называемые коматозные залежи – скрытые от глаз запасы металлов, заключённые в вышедшей из строя подземной инфраструктуре или рассеянные в окружающей среде. Переработка таких материалов – тоже нелёгкая задача, поэтому даже самые богатые из этих источников никто до сих пор не потрудился отметить на карте. Ясно одно: скрытые запасы ценного сырья стоит искать в городах, потому что там, по сравнению с сельской местностью, более высокий уровень жизни и более развитая инфраструктура.

Почти драгоценная пыль

Первой в списке возможных альтернативных источников металлов стоит... городская пыль. Это настоящий кладезь химических элементов, главное – понять, как извлечь из неё то, что нам нужно. Анджела Мюррей и её коллеги из Бирмингемского университета (Великобритания) основали компанию Roads to Riches, которая занимается получением металлов платиновой группы (МПГ) – платины, палладия и родия – из уличной пыли.

Источниками перечисленных веществ служат каталитические конвертеры, нейтрализующие отработавшие автомобильные газы. Во время работы двигателя крошечные частички ценных элементов отщепляются и выбрасываются через выхлопную трубу. В итоге до 70% редких металлов конвертера превращается в дорожную пыль.

«Самые богатые платиновые месторождения на Земле находятся в Южной Африке. Они содержат от 2 до 10 миллионных долей платины, а уличная пыль – 1 миллионную долю, но “добывать” её намного проще», – говорит Мюррей. По её подсчётам, каждый год с британских дорог сметается и безвозвратно теряется количество МПГ на сумму более ?64 миллионов.

Мюррей и её коллеги высушивают и просеивают дорожную пыль, после чего применяют запатентованную ими технологию переработки, которая сочетает в себе принципы магнитного, электростатического и гравитационного разделения. В результате концентрация ценных веществ в пыли возрастает до 10 частей на миллион, а после планируемого усовершенствования гравитационного метода она, возможно, будет достигать 60 миллионных долей. При таком содержании металлов уже можно начинать их выплавку.

Железо под ногами

Другие компании тоже рассматривают уличный мусор в качестве источника ценных веществ. Британская фирма Veolia Environment даже основала в Уорикшире фабрику по переработке дорожной пыли. Добывать таким способом редкие и благородные металлы может быть рентабельно, однако для добычи железа, меди и алюминия требуются более крупные и более доступные источники. Эклунд утверждает, что нашёл их.

Он и его коллеги на протяжении нескольких лет подсчитывали стоимость старых медных, железных, стальных и алюминиевых труб и кабелей, лежащих под улицами шведских городов. За годы индустриального развития и технологического прогресса под землёй накопилось огромное количество неиспользуемого металла. «Кое-где его так много, что он даже мешает новому строительству», – говорит Эклунд. Исследователи взяли у коммунальных компаний данные о местонахождении действующих подземных сетей в трёх городах: Гётеборге, Линчёпинге и Норрчёпинге. Они также изучили старые карты за период с 1850 года, чтобы узнать, где находятся трубы и кабели, выведенные из эксплуатации. Выяснилось, что в Линчёпинге неактивны около 5% подземных коммуникаций, а в Гётеборге и Норрчёпинге – до 20%. Эти цифры в большой степени зависят от истории города, отмечает Эклунд. Там, где период индустриализации был долгим и где за последний век существенно менялась планировка улиц, под асфальтом залегает намного больше бесхозных металлоконструкций.

По подсчётам исследователей, в одних только старых кабелях, без толку лежащих в шведской земле, содержится 90 000 тонн меди, что в денежном эквиваленте составляет $630 миллионов.

При извлечении такого количества металла из лома выделилось бы на 360 000 тонн CO2 меньше, чем при добыче из руды, так как энергоёмкость процесса вторичной переработки гораздо ниже. Общие же запасы «коматозной» меди в Швеции должны быть намного больше – около 400 000 тонн, полагает коллега Эклунда Йоаким Крук. Через несколько лет, с выходом из строя устаревших подземных сетей, они могут увеличиться в несколько раз.

Данные по Норрчёпингу – первому из крупных индустриальных центров страны – Эклунд и его помощники превратили в настоящую «карту сокровищ». Самые перспективные области – старые промзоны с заброшенными текстильными фабриками, линиями электропередачи, трамвайными путями, газовыми и канализационными трубами. «В одном таком месте мы обнаружили в 28 раз больше алюминия и в 3 раза больше железа, чем в среднем по городу», – рассказывает Эклунд. По его словам, в населённых пунктах с богатой промышленной историей более четверти всех подземных коммуникаций пребывают в нерабочем состоянии.

Золото не пахнет

Кое-кто копает ещё глубже, не боясь по-настоящему испачкать руки. Бернд Лоттермозер, современный старатель из Эксетерского университета (Великобритания) ищет золото в совершенно неожиданном месте – канализационных стоках.

В 1995 году австралийская золотодобывающая компания Echidna Mining приобрела права на изучение содержимого отстойников Уэрриби, в которых с 1898 года скапливался осадок из мельбурнских сточных вод. Анализ проб показал приличную концентрацию золота – всего лишь вдвое меньшую, чем в руде обычных месторождений. Это главным образом отходы стоматологических клиник, заводов по производству электроники и ювелирных фабрик. Кое-что поступает из препаратов против артрита и рака. «Частички ценного металла смываются с ваших украшений, когда вы моете посуду или принимаете душ», – говорит Лоттермозер. Как показали исследования, золото, серебро и цинк можно извлекать из осадка цианистым натрием. Однако из-за экологических рисков и высокой стоимости такой способ рентабелен лишь при очень высокой концентрации элементов.

Главное в таком случае – найти подходящие стоки. Так, предприятие по переработке сточных вод в японской префектуре Нагано добывает золото с 2009 года. Вокруг предприятия расположено множество заводов по производству прецизионного оборудования, поэтому концентрация благородного металла в перерабатываемых жидких отходах почти в 50 раз больше, чем в природном сырье.

«В данной ситуации стоимость цианидного метода с лихвой компенсируется стоимостью полученного золота, – отмечает Лоттермозер. – В дальнейшем стоки могут стать вполне конкурентоспособным источником, учитывая, что золотая руда становится всё беднее». В настоящий момент исследователь и его коллеги ищут более дешёвые и экологичные методы экстракции. В число изучаемых реагентов входит тиомочевина, которая разлагается быстрее цианида и по сравнению с ним менее токсична.

Микроскопические шахтёры

Не только золото может превратить сточные воды в источник прибыли. В 2009 году группа учёных из Кардиффского университета (Великобритания) установила, что содержание МПГ в жидких отходах Бирмингема составляет 200 частей на миллион. Канализационные воды больниц особенно богаты платиной, так как она добавляется во многие лекарства против рака. Основная трудность – разработать экономически выгодную технологию экстракции. Возможно, решением проблемы могли бы стать живые организмы.

Не менее сложно достать из-под земли старые трубы и кабели, не испортив при этом внешний облик улиц, говорит Эклунд. Австрийская компания Kabel-X разработала технологию извлечения телекоммуникационных сетей, не требующую раскопок. Между наружной оболочкой и сердцевиной кабеля заливают масло, после чего внутреннюю часть легко вытягивают наружу. За один раз таким способом можно вытащить до 400 метров медного провода. Поиск заброшенных участков сетей тоже скоро должен упроститься – благодаря проекту Mapping the Underworld, в котором задействованы специалисты из пяти британских университетов. Они разрабатывают мультисенсорную систему, позволяющую определять местоположение труб и кабелей без проведения раскопок. В ходе тестовых испытаний новинки, проходивших в районе Бристоля, на карту был нанесён давно забытый водопровод XIX века.

Подобные технологии могут сделать разработку городских залежей коммерчески выгодной.

«С некоторыми элементами сейчас складывается более чем напряжённая ситуация. Например, цены на медь за последние пару лет возросли впятеро, – говорит Эклунд. – Причём на данный момент нами активно используется лишь половина металлов, извлечённых из природного сырья».

Именно поэтому альтернативные источники ценных веществ привлекают в последнее время столько внимания. В прошлом году состоялся первый симпозиум по добыче металлов из городских отходов. Сегодня европейские политики продвигают в странах ЕС стратегию освоения неиспользуемых элементов инфраструктуры. Некоторых «кладоискателей» не останавливает даже то, что их «находки» в данное время активно используются. Так, в Великобритании не редкость воровство действующих железнодорожных кабелей и бытовых газовых труб.

В перспективе хорошими металлосборниками могут оказаться даже обочины дорог. В их почве содержатся платина, палладий и родий в концентрациях, в сотни и тысячи раз превышающих норму, утверждает биогеохимик Вальтер Венцель из Университета природных ресурсов и прикладных наук (Вена, Австрия). «Возможно, аккумулировать МПГ удастся с помощью растений», – предполагает он. С ним соглашается Хелен Паркер, химик из Йоркского университета (Великобритания). «Придорожная трава действительно поглощает платину и палладий – это доказано исследованиями», – говорит она. Если цены на металлы продолжат расти, среди компаний может разразиться борьба за право собирать ценные элементы вдоль автомагистралей.

Кто знает, что ещё может завтра оказаться достойным переработки. Некоторые виды оптоволоконных кабелей содержат в себе арамидные волокна (такие, как кевлар), вторичное использование которых также постепенно становится необходимостью. Компания Teijin на своей фабрике в Нидерландах с 2008 года получает из кевларовых нитей новые полимеры. В будущем оптические волокна с добавками редкоземельных элементов могут стать дефицитным товаром, и тогда ещё одна часть нашей инфраструктуры превратится в ценную «городскую руду» – желанную добычу для новых старателей.

Кейт Равиллиос
http://www.newscientist.ru/