Шахтёры большого города: в поисках забытых сокровищ

Инженер-эколог Матс Эклунд из Линчёпингского университета (Швеция) — геологоразведчик нового типа. Его интересует не девственная природа, а городская улица, под которой тоже могут залегать своего рода полезные ископаемые.

Вот уже несколько лет он ищет забытые всеми кабели и трубы под дорогами и тротуарами. Изыскатель пришёл к выводу, что во многих городах есть целые пласты металлов в виде заброшенной подземной инфраструктуры. Это поистине золотое дно!

Переработка использованного металла — тема очень старая. Ещё Плиний Старший рассказывал о том, как лом бронзы и меди отливают в статуи.

Сегодня масштаб, конечно, другой. Растущая экономика Азии и Южной Америки вывела спрос на сырьё на новую высоту, в то время как самые богатые месторождения металлов уже оскудели и качество руды заметно снизилось. Стоимость горнообогатительных работ увеличивается, и возвращение использованного металла в оборот стало экономической необходимостью.

Несмотря на это, многие разновидности металлолома остаются без внимания, ибо их не так-то легко добыть. Повторного использования избегают примерно 30% мирового алюминия и более 50% меди. Зачастую это связано с измельчением этих металлов в производстве высокотехнологичного оборудования. Ежегодно по всему миру на изготовление электроники уходит более 300 т золота и 7 000 т серебра, а утилизацией охвачено лишь 15% того и другого. В результате ведро с выброшенной электроникой порой в 50 раз богаче металлами, чем добываемая нынче руда.

И раз всё это оказывается в земле, не пора ли начинать раскапывать старые городские свалки? Конечно, сделать это в промышленном масштабе будет непросто. Компания Stena Metall пробурила несколько тестовых скважин на шведских свалках и обнаружила, что в них содержится в основном медь. Если бы не расходы на повторное захоронение отходов, фирма занялась бы такой добычей металлов, несмотря на то что они сильно перемешаны друг с другом.

Ангела Мюррей из Бирмингемского университета (Великобритания) избрала иной подход. Её фирма Roads to Riches озабочена извлечением палладия и родия (металлов платиновой группы) из уличного мусора. Источником этих металлов являются каталитические конвертеры, благодаря которым снижается загрязнение выхлопными газами. До 70% этих благородных металлов, содержащихся в конвертерах, становятся городской пылью.

Самые богатые залежи платины на Земле, разрабатываемые в Южной Африке, содержат 2–10 частей на миллион металла в руде, отмечает г-жа Мюррей, а уличная грязь — одну часть на миллион, причём добыть её намного проще. Согласно её расчётам, каждый год с улиц Великобритании смахивается более £64 млн.

Высушив и просеяв дорожную пыль, г-жа Мюррей и её коллеги добывают из неё металлы с помощью патентованной комбинации магнитного, электростатического и гравитационного сепарирования. В результате концентрация благородных металлов в пыли повышается до более чем десяти частей на миллион, и этот показатель планируется довести до 60 пропромилле, после чего всё — можно плавить.

Между тем французская компания Veolia Environnement уже построила в Великобритании целый завод по обогащению уличного мусора.

Но этот фокус может пройти лишь с редкими и благородными металлами, а для добычи железа, меди, алюминия нужны более серьёзные источники. Ими как раз и могут стать слои подземной инфраструктуры, накопившиеся за десятилетия промышленной революции и бурного роста городов.

От коммунальщиков г-н Эклунд и его коллеги узнали о заброшенных трубах и кабелях Гётеборга, Линчёпинга и Норчёпинга. Карты, восходящие к середине XIX века, рассказали о старой инфраструктуре. В Линчёпинге недействующими оказались 5% труб, в двух других городах — почти 20%. Показатель зависит от того, когда индустриализация добралась до населённого пункта: чем раньше, тем больше беспризорного металла.

По оценкам исследователей, одних только ненужных кабелей под шведскими городами лежит около 90 тыс. т, то есть на $630 млн. Вторсырьё позволит сэкономить 360 тыс. т выбросов углекислого газа, ибо оно потребует меньших энергозатрат по сравнению с добычей и обогащением руды. А в целом шведская земля может хранить до 400 тыс. т металла.

Группа г-на Эклунда начала с Норчёпинга — первого крупного промышленного города Швеции. На «карту сокровищ» нанесены заброшенные хлопчатобумажные фабрики и питавшие их ЛЭП, а также трамвайные маршруты, газовые и сточные трубы. «В одном месте мы нашли почти в 28 раз больше алюминия и втрое больше железа, чем в среднем по городу», — хвастается изыскатель.

Его единомышленники из других стран не чураются даже канализации. В 1995 году австралийская компания Echidna Mining приобрела права на разведку осадка из мельбурнских сточных вод, накапливавшегося с 1898 года. Экспериментальная выборка показала неплохую концентрацию золота — примерно вдвое меньше того, что находится в золотой руде. В основном это отходы стоматологических клиник, электронной промышленности и ювелирных мастерских. Что-то попало из препаратов от артрита и рака. «Даже когда вы моете посуду или принимаете душ, микроскопические частички золота с ваших колец смываются в канализацию», — отмечает Бернд Лоттермозер из Эксетерского университета (Великобритания). Его тесты показали, что золото можно добыть из этой грязи с помощью кислотного выщелачивания натриевой солью синильной кислоты. К сожалению, экологические факторы вкупе с затратами делают такую выемку сырья рентабельной только при отложениях с высокой концентрацией.

Но если всё же найти правильную свалку, богатства потекут рекой. Завод по переработке сточных вод в японской префектуре Нагано извлекает золото из осадка с 2009 года. В промышленной зоне, где расположено немало предприятий с прецизионным оборудованием, концентрация золота достигает 2,9 кг на тонну, что почти в 50 раз превышает показатели обыкновенной золотой руды. В дальнейшем, когда природные запасы золота оскудеют ещё больше, подобные технологии станут даже выгоднее.

Предвидя это, г-н Лоттермозер и его коллеги ищут более дешёвые и безвредные методы экстракции. Сейчас они испытывают реагент под названием тиомочевина — он разлагается быстрее и не так токсичен, как цианид натрия.

Отходы влекут не только золотом. В 2009 году сотрудники Кардиффского университета (Великобритания) обнаружили в грязи, остающейся от сточных вод Бирмингема, металлы платиновой группы в концентрации около 200 частей на миллион. Особенно богаты платиной больничные стоки, ведь она широко применяется в лекарствах против рака. А помочь с экстракцией могут живые организмы. Надо лишь подобрать нужную их разновидность, которой требуется определённый элемент в строительных или каталитических целях. Например, Анна Каксонен из Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии заинтересована в бактериях, которые усваивают цинк и никель, а г-жа Мюррей ищет организмы с ферментами, хватающими ионы платины и создающими на поверхности бактерии металлические наночастицы.

Известны растения, накапливающие металлы. Хелен Паркер и её коллеги из Йоркского университета (Великобритания) экспериментируют со «сверхаккумулирующими» растениями, выращиваемыми в почве, которая насыщена уличной грязью и, соответственно, палладием. В будущем подобные растения (скорее всего, генномодифицированные) можно будет высаживать в нужных местах, а потом собирать комбайном.

Многообещающе выглядят и водоросли. Они способны брать в плен золото, медь, никель, цинк и элементы платиновой группы.

Но вернёмся к тов. Эклунду. Как извлечь старые трубы и кабели, не причинив вреда и не создав неудобства? Австрийская компания Kabel-X предлагает не копать, а закачивать в кабель масло между оболочкой и сердечником. Р-р-раз — и четыреста метров у вас в руках.

А коллаборация пяти британских университетов Mapping the Underworld разработала мультисенсорную систему для обнаружения труб и кабелей без помощи экскаваторов. Она позволила обнаружить водоочистные сооружения XIX века близ Бристоля, о которых никто не помнит.

Подобные технологии сделают разработку городских месторождений возможной в самое ближайшее время. В прошлом году прошёл первый международный симпозиум на эту тему. Вопрос серьёзно рассматривается Евросоюзом. «Стоимость меди за последнюю пару лет выросла впятеро, так что мы приближаемся к переломному моменту, — говорит г-н Эклунд. — Сегодня используется лишь около половины металлов, которые мы извлекли из земной коры».

А помимо металлов есть и другие ценные вещи. Например, в некоторых видах оптического волокна содержатся полимеры вроде кевлара, спрос на которые только растёт. Компания Teijin перерабатывает старый кевлар в новые полимеры на заводе в Нидерландах с 2008 года. Когда-нибудь то, что нам кажется новым, тоже превратится в полезное ископаемое.