Учёные придумали, как извлекать металлы из-под земли без рытья

    Международная команда специалистов по горному делу разработала новый метод добычи металлов из руды. Они продемонстрировали рабочий прототип, в котором кислота, управляемая электромагнитным полем, растворяет медную руду, после чего полученная смесь выкачивается из-под земли. Работа опубликована в журнале Science Advances.

    Этот подход, который исследователи назвали «электрокинетическим выщелачиванием на месте», разительно отличается от обычного рытья шахт и извлечения породы, содержащей примеси металла. Исследователи считают, что такой подход способен преобразовать горнодобывающую промышленность, поскольку растворять металлы можно будет даже в тех местах, где ранее их добыча считалась невозможной.


    Схема метода «electrokinetic in situ leaching» (EK-ISL). А) Изометрическое изображение промышленной добычи металла – возможная конфигурация электродов, источник энергии, запас щёлочи и ёмкости для выкачивания раствора, цех обработки металла. В) Что происходит в породе между катодом и анодом. С) Схема гидрогеохимических реакций между щёлочью и рудой.

    Также неинвазивная схема добычи поможет береженее относиться к окружающей среде. И это важно, поскольку для обеспечения перехода на «зелёные» технологии требуется организовать добычу обилия различных металлов. Доктор Рич Крейн из Кемборнской горной школы при Эксетерском университете, один из авторов проекта, сравнил новый подход с лапароскопией в хирургии.

    Сегодня металлы добывают практически теми же методами, что применялись ещё в Бронзовом веке – шахтёры добираются до отложений рытьём туннелей или открытых карьеров. Для этого требуется вырыть и переместить огромное количество почвы и породы, в процессе часто уничтожая окружающую природу.

    Новая технология предлагает заглублять электроды прямо в породу, а потом при помощи электрического тока перемещать ионы металлов, в частности, меди, прямо в породе посредством т.н. электромиграции.

    В разработке участвовали учёные из Австралии, Британии и Дании. Пока этот процесс продемонстрирован в лаборатории и подтверждён компьютерным моделированием, но исследователи уверены, что он сработает и за пределами лаборатории.

    Комментарии 49

      +23
      неинвазивная схема добычи поможет береженее относиться к окружающей среде

      закачивая под землю кислоту

        +7

        Сейчас эту кислоту выливают на измельчённую руду на свежем воздухе, а потом собирают в прудах.

        Так что, это может оказаться меньшим злом

        https://en.m.wikipedia.org/wiki/Heap_leaching#:~:text=Heap%20leaching%20is%20an%20industrial,division%20from%20other%20earth%20materials.

          +2
          В этом деле главное что бы вы попали в водоносные слои питьевой воды… это улучшит проникаемость раствора, а так же породит огромное количество пострадавших со внутренними ожогами.
            +6
            Даже в этом случае ничего не произойдёт — кислота прореагирует с породой водоносного слоя и выпадет в осадок. Ну и даже если по какой-то причине кислоты будет много больше чем воды, то такую воду вы просто не будете пить — за метр по запаху резкому учуете.
              –3
              Это просто замечательно, сразу стало спокойнее, по вашей же логике между этими двумя крайностями должны существовать и промежуточные состояния, когда вода не пахнет, но вполне себе ядовита. Блин, да сколько можно то уже под благими предлогами убивать все кругом. Нахрен этот прогресс если останемся в итоге на голом куске камня, живя под куполами, не видя солнца, а зелень разглядывая по картинкам только.
                +4
                пишите не бось из леса на ЭВМ собранный из лимонов с элементами серебра
                  0

                  я щас скажу неполиткоректно, но уверяю вас природа выживет в любом случае. может вымереть 99% видов с человеком в первых рядах, а природа востановится по геологическим меркам моментально с новыми видами в трофических цепях. вымирание естественный механизм

                    0
                    Для того чтобы кто-то построил в итоге эллизиум…
                    0
                    но тут подъехал Ковид, с его отсутствием нюха
                      0
                      но тут подъехал Ковид, с его отсутствием нюха

                      Вот только испарения кислоты — это не раздражение вкусовых рецепторов, которые блокирует ковид, а по сути ожог. Вы можете не почувствовать вкус перца, при потере обоняния/вкуса, но жечь язык он вам все равно будет.
                        0
                        тогда где же рассказы переболевших, что гад-ковид оставил им из вкусов только острые?
                          0
                          тогда где же рассказы переболевших, что гад-ковид оставил им из вкусов только острые?

                          Например вот — youtu.be/tf2it_uyFWs?t=446
                          Вы не пробовали все же самостоятельно интересоваться вопросом, прежде чем делать выводы?
                          И повторюсь — «острые» это не вкус, которых у нас 8. «Острые» вкусы — это раздражение болевых, а не вкусовых рецепторов.
                  +2

                  Похоже на добычу сланцевого газа гидроразрывом. В США начинают запрещать так добывать, а то люди жалуются на газированную жижу из дворовой скважины.

                    0
                    А ещё в США операторы АЭС жонглируют урановыми стержнями и случайно запирают в реакторном отсеке с АЗ своих коллег.
                  +12
                  Просто оставлю это здесь:
                  про добычу урана через скважины
                    0

                    Кстати, это не всегда работает. Там требуется чтобы под месторождением была плотная нерастворимая плита из гранита или базальта. Поэтому в Краснокаменске его добывают шахтным дедовским способом.

                      0
                      Изобрели велосипед получается
                      +5
                      поможет береженее относиться к окружающей среде

                      Убивая током под землей всё в радиусе километра. Как червяк в электролите.
                        +1

                        А что там простите под землёй живёт на такой глубине? Грабоиды из Дрожи Земли?

                        +2
                        Под лозунгом «засрем природу вместе». Интересно, а какой будет следующий метод, когда этим все извлекут и испоганят? Добыча экологически чистыми подземными ядерными взрывами?
                        Я верю в то, что технологии придумывают умные люди, и когда под них готовят проект реализации все вполне безопасно. Но вот при фактическом использовании приходит «бабло» и говорит, что вот тут нам надо увеличить добычу и пофиг на то что нельзя, а вот тут мы очистные попроще сделаем, потому что иначе дорого и не выгодно, и пр. пр. пр. И в итоге в основе своей хорошая и даже вполне себе экологичная технология становится злом в руках денежных мешков. Вспомним Бхопал. Вспомним Дюпон. Вспомним сотни других. Все они начинались хорошо, по бумагам.
                          +1

                          Однако вы не отказываетесь от тёплого жилища, сделанного из материалов добытых разными способами и отапливаемого ископаемым топливом и пишете сюда с материального компьютера, содержащего десятки добытых разными способами элементов через интернет, являющийся тоже объектом физического мира (кабели, роутеры, датацентры, где всё это стоит), который сделан из материалов добытых по всему миру.

                            0
                            Можно с голым задом сидеть в лесу. Это точно не грозит проблемами с экологией
                              +1

                              Однако, если 8 миллиардов выйдут голыми в лес, то экологии это не очень понравится. Во-первых, сначала сожрут и изломают всё вокруг, а во-вторых потом попередохнут и будут разлагаться в таких количествах, каких природа никогда не видела :)


                              Ну и оставленная без присмотра инфраструктура и миллиарды домашних животных с десятками миллиардов фермерских — тоже будут нелицеприятным зрелищем.

                                0
                                Зачем же крайности, я не против технического прогресса, и не за то, чтобы сидеть в землянке в шкуре зайца под лучиной. Я против технического прогресса любой ценой. К примеру, вместо того чтобы наращивать объемы добычи, можно ведь просто убрать «запланированное устаревание», чтобы люди не меняли технику/машины раз в год-два. Или научиться перерабатывать вторсырье. Но это не выгодно, а бабло теперь решает все.
                                Я живу в Ярославской области, согласно отчету гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в области не осталось водоемов с чистой водой (https://yar.mk.ru/incident/2021/02/10/v-yaroslavskoy-oblasti-ne-ostalos-chistoy-vody.html). А причина тому металлургические предприятия Череповца, а также очистные в крупных городах которые наладом дышат. В теории все должно быть хорошо и чисто, но на практике имеем то, что имеем.
                                  0
                                  На ладан.
                                  И дело не в бабле, а в экономии ресурсов локально здесь и сейчас. В СССР оно тоже было в полный рост, но без бабла. Надо запустить предприятие поскорее, потому что это экономически выгодно (нужно народному хозяйству) — значит, сверху из МинСтроя позвонит гражданин и продавит пуск завода по сокращенной схеме, отодвинув очистные на вторую очередь.
                                  Будет надо — продавит строительство и приемку гостиницы с отделкой из ядовитых материалов. Завод с крышей, не соответствующей пожарным нормам по горючести.
                                  И это все — реальные примеры.
                                    0
                                    И дело не в бабле, а в экономии ресурсов локально здесь и сейчас

                                    Так в бабле получается, потому что получать бабло можно наращивая объемы или сокращая издержки, ну или и то и другое. В любом случае, вопросы экологии всегда идет на последнем месте, если вообще идут.
                                      0
                                      Будь то коммунизм без денег вообще — обществу, а не частному владельцу, будет выгодно запустить ЦБК здесь и сейчас без очистных. Потому что дешевую бумагу быстро получат все — миллионы, десятки, сотни миллионов людей, а грязную речку под боком — только вот эти 100 тысяч в этом городке.
                                      Бабло при капитализме просто показывает эти сэкономленные владельцем ресурсы в виде осязаемого индикатора.
                                      Чтобы это разрешить, запарывание экологии тоже должно быть посчитано, выражено осязаемо в деньгах и рассматриваться не как локальный урон, а как цивилизационный. Т.е. в виде «запустить ЦБК без очистных — экономическая выгода N тугриков; через 2 года, после введения очистных в строй — M тугриков будет стоить очистка и зарыбление всей реки, потери людей за всё время в виде невозможности пользоваться объектом — K тугриков» и так далее.
                                    0

                                    Возможно для вас станет открытием, но чем богаче и развитее страна и чем больше она потребляет, тем больше она может потребить на то, чтобы сделать свои производства чище. Такой вот парадокс, проблемы "с экологией" в бедных странах.

                                      +1
                                      Мне кажется, что тут еще есть момент с тем, что развитые страны как раз таки переносят производства в «развивающиеся», чтобы у самих чисто было, ну а там — как получится.
                                        0

                                        Такой момент есть, но если посмотреть внимательно, то окажется, что в старушке Европе, США и Японии — всё ещё огромный объем промышленного производства, плюс львиная доля энергетики, строительства, транспорта и т.д., однако "экология" при этом гораздо-гораздо чище, чем в какой-нибудь нищей Африке или Латинской Америке, где и производства-то нет на мировых масштабах, а проблемы с окружающей средой — значительные.

                                          0
                                          Слышал от знакомого, бывавшего в Индии, о том как там основательно загажено побережье в некоторых регионах, там всякие фармфабрики США, возможно и других развитых стран
                                            0

                                            У них там и своих фабрик хватает, а уж традиция, извините, срать посреди улицы и выбрасывать любой мусор просто под ноги, умноженные на полтора миллиарда людей, практически гарантируют загаженность.

                                +2

                                Сразу вспоминается анекдот про ждал червей, вылезли шахтеры...

                                  +1

                                  В Индонезии под землей и так кислота (горячая, вдобавок), да еще и фонтанирует местами, даже добывать не надо… а медь все равно выкапывать приходится. Интересно, почему авторы не хотят там электроды воткнуть и свой метод продемонстрировать?..

                                    +5

                                    Скважинное подземное выщелачивание уже полвека как изобретено.

                                      +2
                                      Как я понимаю, тут основная разница, что кислоту не меняют, а оставляют. Меняют электроды, на которых осаждается металл.
                                      Теоретически смена электрода должна быть дешевле, чем постоянно кислоту гонять.
                                      Как раз урановый лом нехилых размеров может получиться в рамках данной процедуры с сердечником из электрода :)))
                                        +2

                                        Урановый лом можно получить и просто из скважинной жидкости геотермальных электростанций — редкоземельные уже где-то так добывают. Там и медь есть, конечно, но медный лом не стоит хлопот.

                                          0
                                          Казатом уран как раз добывает таким способом. Едет машина по степи, пробурили две дырки. В одну загоняем кислоту, из другой — достаем
                                      +1

                                      Кислота активно используется в добыче природного газа, есть такая процедура как кислотная отмывка. Её применяют для удаления кальматирующих компонентов из призабойных областей. С помощью соляной или плавиковой кислоты (не бойтесь, мы профессионалы), вымывают барит, мел, органику, или глину.

                                      Так что, ничего нового и страшного.

                                        +1
                                        Обычное подземное выщелачивание. Электричество добавили, известные процессы оптимизировали. Без «рытья» (бгг) медистые песчаники вовсю отрабатывают.
                                          0

                                          Уже давно придумали другие способы добычи полезных ископаемых без рытья земли.

                                          Например использую растения которые аккумулируют некоторые металлы.

                                          Найти всё можно по ключевым словам "phytomining", "hyperaccumulation" и "phytoextraction".

                                          Мне кажется это куда более экологично, только очень долго

                                            0
                                            Найти всё можно по ключевым словам «phytomining», «hyperaccumulation» и «phytoextraction».

                                            Или Тиберий. Слышали, знаем )
                                            +1
                                            Жизнь удивительна.
                                            По последним исследованиям Deep Carbon Observatory до 70% бактерий и архей живёт в толще земли, на глубинах до 4.8км
                                            А суммарный вес подземной биосферы на порядок превышает надземную.

                                            Вот например такая живет до 3км в глубину.

                                            Мне кажется, очень стремно гасить это всё химией не изучив детально процессы. В том числе образование нефти, газа и в целом перенос всего этого внутри литосферы.
                                              0

                                              вот интересное видео по схожей теме https://youtu.be/YMDJA4UvXLA

                                                0

                                                Ответ на истерические комментарии в ветках выше.

                                                На самом деле, способ далеко не новый. Метод кислотных обработок известен уже несколько десятилетий и активно используется для разных задач: растворение нужных в породе веществ и их выведение из под земли в виде раствора, растворение пород для увеличения проницаемости (водой, например в случае артезианских скважин, нефтью и т.п.).

                                                Растворов бывает целая куча разных видов, в зависимости от породы. Обычно это соляная кислота, т.к. ее соли довольно хорошо растворимы, в отличие от сульфатов (например кальция, бария или стронция), плюс добавки вроде ингибиторов коррозии, ПАВ для образования суспензии и т п. Сама кислота используется не концентрированная, около 10-12%, и она постепенно расходуется на растворение нужных веществ. Плюс по промышленной добыче обязательно уделяют внимание глубине залегания слоя, его изоляции от других из-за наличия водоупорной прослойки из глины. Каналы для подачи и забора раствора прокладывают так, чтобы не повлиять на изолирующие свойства прослойки.

                                                Текущая работа предлагает лишь модификацию в виде прокладки электродов внутри канала для проведения электролиза раствора прямо внутри слоя с породой. Регулируя состав электролита, электродов, а также напряжение (всего-то 5-15в) можно добиться растворения из всей кучи веществ в породе лишь одного конкретного металла или нескольких, схожих по свойствам. Таким образом, тратится намного меньше кислоты, т.к. не надо растворять шлак, плюс сам раствор будет проще очистить.

                                                Преимущества - отсутствие гор пустой породы на поверхности и ее рассеивания по всей округе, меньше отходов производства (обеденный раствор насыщают кислотой и используют повторно), меньше шагов очистки.

                                                  0

                                                  Бывал я на золотом месторождении, где его добывают аналогичным способом. Просто кусок выжженной земли.

                                                    0
                                                    При добыче полезных ископаемых, метод отработки выбирают в соответствии с экономической рентабельностью, а не экологичностью. Например, в случае с небогатым урановым оруденением на глубине рентабельнее использовать скважинное выщелачивание; после скважин по рентабельности идут карьеры, самые дорогие — шахты. В зависимости от запасов и условий, выбирается тот или иной метод.
                                                    В оригинале статьи указано, что этот метод предназначен для нерентабельных, уже отработанных месторождений и находящихся в недоступных местах (на большой глубине или зоне урбанизации), т.е. здесь рентабельно скважинное выщелачивание. Электрическое поле они добавили, чтобы также извлекать полезный компонент из зон с низкой проницаемостью за счет электромиграции без гидроразрыва. Заменить карьеры и шахты он не сможет, т.к. богатую руду проще и быстрее карьерным способом добывать, чем по чайной ложке из скважины тянуть.
                                                      0

                                                      У меня только один вопрос к переводу: 

                                                      кислота, управляемая электромагнитным полем

                                                      Откуда это взялось? В оригинале нет ничего подобного, это обычный электролиз, нет тут никакого волшебного управления кислотой.

                                                        0
                                                        Ахаха очень экологично! Нечего особо нового тут нет. Закачать раствор который в том или ином ввиде все равно может оказать воздействие на окружающую среду. Рытье грунта хоть и не экологичен и разрушает ландшафт для природы менее опасно. Так как оно по сути оказывает более естественное воздействие. И в случае чего все зарастает и приспосабливаться. Метод нужен только для экономии денег! И не надо тут юлить. Из моря или океанов таким способом как раз можно тоже вести дабычу…

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое