Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Szkolenia

Naukowy styl życia

Nauka i biznes

Strona główna Informacje

Zieloni pożeracze metali


Dzięki szybkiemu rozwojowi energetyki odnawialnej możemy się   uniezależnić od paliw kopalnych. Ale nie za darmo. Ceną będzie olbrzymi wzrost wydobycia innych bogactw naturalnych ukrytych w ziemskiej skorupie – rud metali.

Nad piaszczystą pustynią Registan w południowym Afganistanie góruje nieczynny wulkan Khanneshin. Po raz ostatni dymił 600 tys. lat temu. Wydobywała się z niego lawa o unikalnym składzie chemicznym, zdominowanym przez węglany. Ziemskie wulkany tryskają głównie krzemianami stanowiącymi główny składnik skorupy i płaszcza ziemskiego. Natomiast skały węglanowe, chociażby popularne wapienie, powstają zwykle na dnie mórz. Bardzo rzadko dochodzi do tego, że wylewają się z wnętrza globu. Na Ziemi czynny jest w tej chwili tylko jeden taki wulkan – to wyniosły Ol Doinyo Lengai w Tanzanii, święta góra Masajów.

Dla geologów surowcowych wymarłe stożki węglanowe, takie jak Khanneshin, są fascynującymi obiektami. Budujące je skały – karbonatyty – zawierają bowiem dziesiątki cennych pierwiastków, takich jak uran, tor, żelazo, nikiel, tytan, fosfor i bar. Ale ostatnio karbonatytów poszukuje się przede wszystkim dlatego, że dość często występują w nich nagromadzenia metali specjalnych – obdarzonych unikatowymi właściwościami i dlatego coraz powszechniej stosowanymi w nowoczesnych gałęziach przemysłu. Do takich metali specjalnych, często zwanych też strategicznymi, należą m.in. niob i tantal, a także liczne pierwiastki ziem rzadkich – itr, lantan, cer, neodym i kilkanaście innych.

Gdy ponad 10 lat temu w Afganistanie pojawili się Amerykanie, niemal od razu sięgnęli do radzieckich raportów geologicznych z lat 70. XX w. Cztery dekady temu Afganistan znajdował się w bliskich stosunkach ze Związkiem Radzieckim. Dziesiątki radzieckich geologów przyjechało wtedy na zaproszenie afgańskiego rządu, zamierzającego pośpiesznie industrializować kraj, budując kopalnie i huty. Plany te legły w gruzach po inwazji ZSRR na Afganistan w grudniu 1979 r. ­  Radzieckie mapy, analizy i notatki trafiły do archiwów, w których przeleżały ćwierć wieku. Odgrzebała je dopiero misja Służby Geologicznej Stanów Zjednoczonych, która pojawiła się w Kabulu w 2004 r.

Z radzieckich raportów Amerykanie dowiedzieli się, że Khanneshin może kryć znaczne ilości rozmaitych rud metali. Postanowili to zweryfikować. Podczas gdy Rosjan najbardziej interesowały uran i tor, a w mniejszym stopniu pierwiastki ziem rzadkich i inne metale występujące w skorupie ziemskiej w śladowych ilościach, dla geologów amerykańskich priorytetowe znaczenie miały te drugie. Cztery dekady temu zapotrzebowanie na nie było znikome. Dziś nie istniałby bez nich nowoczesny przemysł zbrojeniowy, kosmiczny, lotniczy, samochodowy, energetyczny i teleinformatyczny. Tymczasem ponad 85% światowych dostaw tych strategicznych surowców pochodzi obecnie z chińskich kopalni. Tyle że Chiny coraz mniej chętnie dzielą się swoimi rezerwami.

Geolog w kamizelce kuloodpornej

Zbadanie wulkanu Khanneshin w zwykły sposób nie wchodziło w grę. Góra znajduje się w położonej na południu kraju prowincji Helmand, bastionie talibów. Dlatego teren najpierw rozpoznały satelity wyposażone w instrumenty potrafiące z wysokości kilkuset kilometrów wskazać skały obiecujące surowcowo. Jednak satelitarne oczy nie mogą dostrzec, czy w skałach rzeczywiście znajduje się złoże. W normalnych warunkach jest to zadanie dla geologa, który z młotkiem i długopisem wyrusza w teren. Ale w ­  Afganistanie nikt nie chciał bez potrzeby ryzykować życia ludzi. Sięgnięto więc po metodę z pogranicza technik badawczych i szpiegowskich. Specjalnie z USA sprowadzono dwa samoloty z kamerami hiperspektralnymi. Takie urządzenia widzą świat w kilkudziesięciu zakresach promieniowania. Mogą służyć do różnych rzeczy, także do rozpoznawania minerałów zasobnych w surowce. Żaden inny kraj nie został tak dokładnie „przeszpiegowany” geologicznie z wysokości kilkunastu kilometrów jak Afganistan.

W końcu jednak trzeba było wysłać pod ­  Khanneshin geologów. Ubrani w hełmy i kamizelki kuloodporne zbierali próbki skał w asyście uzbrojonych po zęby żołnierzy piechoty morskiej. Każdy z takich wypadów trwał najwyżej 2–3 godziny, a niektóre kończyły się już po 30 minutach. Dwa śmigłowce lądowały w punkcie precyzyjnie wybranym na podstawie analizy zdjęć satelitarnych. Żołnierze sprawdzali teren, a następnie do pracy ruszali geolodzy. Otoczeni kordonem utworzonym przez marines pędzili od jednej wychodni skalnej do drugiej, by pobrać próbki. Potem wszyscy wskakiwali do helikopterów i znikali, nim ktokolwiek zdążył ich zauważyć.

Dzięki tym rekonesansom oceniono, że zasoby pierwiastków ziem rzadkich w Khanneshin wynoszą około... miliona ton. Wiele wskazuje na to, że może ich tam być nawet kilka razy więcej. Są to przede wszystkim: lantan, cer i neodym. Wystarczyłoby ich dla całego świata na kilkanaście lat. Eksperci oszacowali wartość złoża na co najmniej 90 mld dolarów. Ich zdaniem górnictwo metali mogłoby się stać kołem napędowym gospodarki Afganistanu, jednego z najbiedniejszych krajów świata, któremu wprawdzie nie sprzyja historia, ale geologia już tak. Leży on bowiem w miejscu zderzenia dwóch wielkich płyt tektonicznych. Takie strefy kolizji obfitują w surowce mineralne. Liczne pasma górskie Afganistanu są skarbnicą ziemskich bogactw. Poza metalami specjalnymi jest tu pod dostatkiem miedzi, żelaza, kobaltu, złota i litu. Popyt na wszystkie te surowce będzie rósł – tym szybciej, im dynamiczniej będą się rozwijały nowoczesne technologie.

Marzenie o zielonej przyszłości

Helikopterowe zwiady geologów chronionych przez komandosów, satelity, kamery hiperspektralne – trudno o lepszy przykład determinacji, by zapewnić światu niezakłócone dostawy metali, od których w ciągu ostatnich 20 lat uzależniliśmy się równie mocno jak od ropy. To uzależnienie dotyczy także energetyki odnawialnej, słusznie uważanej za branżę innowacyjną i przyszłościową. Przykład pierwszy z brzegu to turbiny wiatrowe. Na szczycie wież wznoszących się na wysokość ponad 100 m i chwytających wiatr olbrzymimi łopatami znajdują się generatory prądu, w których pracują potężne magnesy zawierające blisko 300 kg neodymu oraz domieszkę innego pierwiastka ziem rzadkich – dysprozu. Podobne magnesy, tyle że znacznie mniejsze, umieszcza się w samochodach napędzanych silnikami elektrycznymi. W hybrydowym Priusie produkowanym przez Toyotę znajduje się około kilograma neodymu oraz mniejsze ilości dysprozu, terbu i prazeodymu. Jest tam także około 10 kg lantanu – to główny składnik akumulatorów w pojeździe.

Inne metale, o równie egzotycznych nazwach, takie jak gal, ind i tellur, są nadzieją twórców i producentów cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych – lekkich, wytrzymałych i elastycznych, lecz wciąż niezbyt wydajnych. Naukowcy liczą też na to, że właśnie dzięki pierwiastkom specjalnym uda się też kiedyś opracować materiały nadprzewodzące zachowujące swoje właściwości w temperaturach zbliżonych do średnich globalnych. Wtedy moglibyśmy przesyłać prąd bez strat na duże odległości. Optymiści uważają, że marzenie to spełni się w drugiej połowie XXI w. To dopiero byłaby rewolucja.

Przez chwilę wyobraźmy sobie, że dzięki odkryciom naukowym i pokonaniu kilku barier technicznych energia odnawialna staje się znacznie tańsza od tradycyjnej. Świat zaczyna ogarniać zielona gorączka. Elektrownie opalane węglem i ropą są zamykane jedna po drugiej. Większość z nich w ciągu paru dziesięcioleci kończy swój żywot, nieliczne zmieniają się w muzea techniki...

Nie tak prędko. Czas ściągnąć wodze fantazji. Rychło bowiem okazałoby się, że dostawy wielu rzadkich pierwiastków – wszystkich tych neodymów, lantanów, galów, tellurów czy dysprozów – są o wiele za małe, aby w skali światowej zaspokoić potrzeby zielonej energetyki.


Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 03/2014 »

Tagi: metal, paliwa kopalne, lab, laboratorium, energetyka, geolog
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Recenzje




Badacz z UW laureatem Dan David Prize
22-05-2017

Badacz z UW laureatem Dan David Prize

Prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego odebrał w niedzielę w Tel Awiwie (Izrael) prestiżową nagrodę Dan David Prize.

Otyłość zawsze szkodzi zdrowiu
22-05-2017

Otyłość zawsze szkodzi zdrowiu

Otyłość zawsze szkodzi zdrowiu. U osób otyłych, nawet bez początkowych objawów cukrzycy czy nadciśnienia, ryzyko choroby serca czy udaru jest większe.

Innowacyjny, polski druk wątroby 3D
22-05-2017

Innowacyjny, polski druk wątroby 3D

Student medycyny Uniwersytetu Jagiellońskiego Jan Witowski opracował innowacyjną, prawdopodobnie najtańszą na świecie metodę druku modeli wątroby 3D.

Informacje dnia: Badacz z UW laureatem Dan David Prize XXI Edycja Programu Stypendialnego DBU Niezwykłe właściwości materiałów optycznych Trzy czwarte Polaków wierzy w mity dotyczące pszczół Otyłość zawsze szkodzi zdrowiu Rośnie liczba Polaków chorych na nowotwory krwi Badacz z UW laureatem Dan David Prize XXI Edycja Programu Stypendialnego DBU Niezwykłe właściwości materiałów optycznych Trzy czwarte Polaków wierzy w mity dotyczące pszczół Otyłość zawsze szkodzi zdrowiu Rośnie liczba Polaków chorych na nowotwory krwi Badacz z UW laureatem Dan David Prize XXI Edycja Programu Stypendialnego DBU Niezwykłe właściwości materiałów optycznych Trzy czwarte Polaków wierzy w mity dotyczące pszczół Otyłość zawsze szkodzi zdrowiu Rośnie liczba Polaków chorych na nowotwory krwi

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 Mlodym Okiem Nanotechnologia Lodz Genomica SYMBIOZA 2017 Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab