Репортаж от Wedoany，Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL), входящая в состав Министерства энергетики США, разрабатывает технологию извлечения критически важных минералов из морской воды. Исследования показывают, что всего 0,1% мирового океана содержит достаточно магния, лития и других ресурсов, чтобы удовлетворить потребности человечества на ближайшие 50 000 лет или более.
Океан богат литием, магнием, марганцем, кобальтом и редкоземельными элементами, которые широко используются в электронике и технологиях чистой энергии. Исследование поддерживается Управлением водной энергетики и гидродинамики Министерства энергетики США. Команда PNNL сосредоточена на разработке методов прямого извлечения. Химик-океанолог Джессика Кросс (Jessica Cross) отмечает, что при полном извлечении магния и лития из всего 0,1% морской воды их хватило бы человечеству на десятки тысяч лет.
Чрезвычайно низкая концентрация минералов в морской воде является основным инженерным препятствием. Химик Чинмайи Суббан (Chinmayee Subban) объясняет, что магний относительно распространён, но содержание лития и никеля значительно ниже. Например, в стандартном олимпийском бассейне объёмом около 2,3 миллиона литров содержится примерно 2980 кг магния, но лишь 0,42 кг лития и около 0,00095 кг никеля. Обработка больших объёмов воды для извлечения малых количеств элементов требует специальных технологий, однако относительно стандартизированный химический состав морской воды по всему миру способствует распространению технологии.
Для решения этой задачи команда PNNL разработала прямоточный реактор, обеспечивающий непрерывный контакт морской воды с гидроксидом натрия. В точке соприкосновения жидкостей образуется и собирается высокочистый гидроксид магния. Этот процесс исключает некоторые этапы химической обработки, а продукт представляет собой широко используемый в промышленности материал, который США в настоящее время импортируют в больших объёмах. Система имеет модульную конструкцию и может работать параллельно с существующими опреснительными заводами. Анализ завода в Карлсбаде (Carlsbad), Калифорния, показал, что при извлечении всех материалов комбинированное предприятие могло бы производить 524 000 кг (около 1,16 миллиона фунтов) гидроксида магния в день, что более чем в три раза превышает текущее ежедневное потребление США.
Исследователи также изучают использование побочных продуктов. После удаления магния концентрированный рассол может быть обработан методом биполярного мембранного электродиализа (BPMED) для получения химических кислот и щелочей, необходимых на последующих этапах. Лабораторные испытания показали, что кислота, полученная в этом процессе, извлекает никель из оливина на 37% эффективнее, чем обычная кислота. Другие побочные продукты могут использоваться в морской аквакультуре. Скотт Эдмундсон (Scott Edmundson), исследователь-ботаник из Морской исследовательской лаборатории PNNL в Секвиме (Sequim), отмечает, что концентрация некоторых критических минералов в водорослях может в миллион раз превышать их концентрацию в окружающей воде. Предыдущие исследования также показали, что слабокислая морская вода, полученная с помощью BPMED, может ускорять рост водорослей. Будущие системы смогут объединить извлечение минералов с производством химикатов, топлива, удобрений и биомассы. Технология по-прежнему сталкивается с инженерными и стоимостными препятствиями, но может способствовать созданию более устойчивых внутренних поставок критически важных минералов.
