Каждую неделю в международной прессе появляются материалы на тему дефицита металлов, имеющих решающее значение для перехода к «зелёной» энергетике.
Вышедший в минувшем апреле доклад о постоянном росте спроса на редкоземельные металлы (РЗМ) до 2050 года получил широкий резонанс. Действительно, ни одна новейшая технология не обходится без использования РЗМ.
Однако широкой публике почти ничего не известно об источниках РЗМ и экологических проблемах, которые связаны с разработкой их месторождений.
Отраслевой портал The Conversation анализирует ту экологическую цену, которую придётся заплатить природе за активную разработку месторождений редкоземельных металлов в Китае.
Что такое редкоземельные металлы?
РЗМ обладают исключительными магнитными, электронными, люминесцентными и каталитическими свойствами, столь важными для перехода к энергетике нового типа.
Сегодня РЗМ (неодим, празеодим и в меньшей степени диспрозий и тербий, без которого не обходятся высокомощные устройства) в основном используются для производства постоянных магнитов, сфера применения которых очень широка.
Такие магниты необходимы, в частности, для создания миниатюрных роботов и электронных устройств, а также для снижения веса ветрогенераторов и моторов электромобилей.
Ежегодно спрос на РЗМ растёт на 10%. В 2021 году производство редкоземельных металлов в мире достигло 280 000 т.
По расчётам Геологической службы США (USGS), 60% из них пришлось на долю Китая, но там почти не уделяется внимания экологическим проблемам, связанным с разработкой месторождений РЗМ.
Кислотный шахтный дренаж как источник катастрофы
На юге Китае ведётся разработка месторождений глины. РЗМ выделяются из неё в основном с применением технологии кучного выщелачивания, которая наносит серьёзный ущерб экологии вследствие кислотного шахтного дренажа.
Это самопроизвольное явление возникает при окислении сульфидов (например, пирита), содержащихся в горных породах и хвостах. В процессе выемки и перекачивания химический баланс этих отложений, находившихся на глубине, нарушается при контакте с атмосферой.
Вещества, образующиеся при кислотном шахтном дренаже, могут затем проникнуть под землю, что вызовет серьёзное заражение почв, вод и сельскохозяйственных культур редкоземельными металлами.
Здоровье людей оказывается под угрозой также вследствие высокой концентрации диоксида серы и твёрдых частиц... Это вызывает обеспокоенность во многих странах мира, например, в Китае, Вьетнаме, Австралии, Индии, Испании.
Для уменьшения ущерба экологии в результате эффекта кислотного шахтного дренажа могут применяться как пассивные технологии естественного смягчения, использующие микробиологические процессы (например, нитрификацию/денитрификацию), так и активные технологии (коагуляция/флокуляция).
Однако оба эти способа не идеальны. В первом случае возникает засорение биогенными и минеральными осадками, второй дорог и требует длительного времени.
Работы, проведённые недавно на юге Китая у шахты в провинции Цзянси, показали, что кислотный шахтный дренаж можно побороть в процессе очистки дренажных вод путём простой нейтрализации pH (с выделением нескольких килограммов РЗМ в день).
Этот простой способ обработки позволяет получать РЗМ и одновременно уменьшить загрязнение окружающей среды, но... он экономически не выгоден.
Редкоземельные металлы как стратегический ресурс
Масштабное производство и использование РЗМ (от добычи до выпуска постоянных магнитов) дают Китаю значительное конкурентное преимущество и, напротив, делают очень уязвимой систему поставок этих металлов для европейской промышленности.
В качестве решения проблемы Евросоюз предлагает входящим в него странам диверсифицировать их источники РЗМ, идёт ли речь о первичных (продукты горнодобычи) или вторичных (повторное использование, рециклинг и сокращение отходов).
Однако ЕС и множество не входящих в него стран ограничены нормами экологического законодательства, предписывающими выполнение множества природоохранных мероприятий.
Так, во Франции существует регламент и в отношении кислотного шахтного дренажа. Но поскольку на глобальном уровне нет осознания риска такого рода загрязнений, производство РЗМ продолжится в тех странах, где, как в Китае, действует менее строгое экологическое законодательство.