Czy można wydobywać złoto z wody morskiej?

Tak, złoto występuje w wodzie morskiej, ale jego stężenie jest tak małe, że obecnie nie da się go wydobywać opłacalnie na skalę przemysłową. Techniczna możliwość odzysku pojedynczych cząstek nie oznacza jeszcze rentownego procesu. W przypadku oceanu koszty pompowania, oczyszczania i koncentracji ogromnych ilości wody przewyższają wartość uzyskanego kruszcu.

Ile złota znajduje się w wodzie morskiej?

Według często przywoływanych oszacowań woda morska zawiera około 0,012 ppb złota, czyli 0,012 części na miliard. W przeliczeniu oznacza to mniej więcej 1 gram złota na 100 mln ton wody. Różnice między akwenami są możliwe. W Morzu Śródziemnym stężenie może być nieco wyższe niż w otwartych oceanach, między innymi z powodu dopływu substancji z rzek i słabszej wymiany wody przez Cieśninę Gibraltarską.

Liczba wygląda imponująco dopiero po przemnożeniu przez objętość wszystkich oceanów. Szacunki mówią nawet o milionach ton złota rozproszonych w wodzie. To jednak zasób czysto teoretyczny. Liczy się nie całkowita masa pierwiastka, lecz jego koncentracja w materiale, który można przetworzyć.

Różnica między ppb a ppm jest ogromna. Jedno ppm to jedna część na milion, a jedno ppb to jedna część na miliard. Przy zawartości 1 ppm przetworzenie 31 ton skały daje teoretycznie około jednej uncji trojańskiej złota, czyli 31,1034768 g. W wodzie morskiej materiału do przefiltrowania byłoby nieporównanie więcej.

Nie należy też mylić rozpuszczonego złota z metalem znajdującym się w osadach, skałach lub konkrecjach na dnie oceanu. To odrębne źródła surowca i wymagają innych technologii. Wydobywanie dna morskiego nie jest odpowiedzią na pytanie o odzysk złota z samej wody.

Dlaczego wydobywanie złota z oceanu się nie opłaca?

Największą przeszkodą nie jest wykrycie złota, lecz jego koncentracja. Aparatura laboratoryjna potrafi oznaczyć nanogramowe ilości pierwiastka, ale instalacja przemysłowa musiałaby stale pobierać i przetwarzać olbrzymie masy wody. Każdy etap oznacza koszty energii, urządzeń, konserwacji i zagospodarowania pozostałych składników.

Woda morska zawiera wiele jonów i minerałów występujących w znacznie większych ilościach niż złoto. Selektywne wychwycenie właściwego pierwiastka wymaga materiału, który nie tylko wiąże złoto, lecz także zachowuje wydajność w obecności soli, magnezu, wapnia i innych substancji. Potem złoto trzeba jeszcze oddzielić od sorbentu i poddać rafinacji.

Główne bariery procesu można sprowadzić do kilku powiązanych problemów:

• Ogromna ilość wody – nawet niewielki uzysk wymagałby pompowania milionów ton roztworu.
• Śladowe stężenie wyjściowe – większość przetworzonego materiału nie zawierałaby ilości złota możliwej do odzysku.
• Zużycie energii – pompowanie, filtracja i dalsza separacja pochłaniałyby więcej środków, niż wynosiłaby wartość kruszcu.
• Wpływ na środowisko – wielkoskalowe pobieranie i zrzut wody mogłyby zmieniać lokalne warunki chemiczne oraz biologiczne.

Próby podejmowano już w przeszłości. Fritz Haber, znany między innymi z opracowania procesu Habera–Boscha, rozważał odzysk złota z wody morskiej jako sposób na wsparcie Niemiec w spłacie reparacji wojennych. W toku prac okazało się, że wcześniejsze założenia dotyczące zawartości złota były błędne, a rzeczywisty możliwy uzysk był znacznie niższy.

W latach 30. XX wieku William Dow próbował wykorzystać doświadczenia z przemysłowego odzysku bromu z wody morskiej. Sukces w pozyskiwaniu bromu nie przełożył się jednak na odzysk złota, ponieważ oba procesy różnią się stężeniem surowca i wymaganiami separacji. Podobne pomysły pojawiały się później, między innymi w pracach Colina Finka, lecz nie doprowadziły do rentownego wdrożenia.

Wydobycie złota z wody morskiej przegrywa nie dlatego, że pierwiastka nie da się wykryć, lecz dlatego, że trzeba przetworzyć zbyt dużo wody, aby uzyskać zbyt mało metalu.

Jakie metody odzysku są dziś badane?

Badacze testują materiały, które selektywnie wiążą jony złota, a także rozwiązania biologiczne. Ich działanie można potwierdzić w kontrolowanych warunkach, lecz skala laboratoryjna nie odpowiada warunkom oceanu.

Jednym z interesujących przykładów jest bakteria Delftia acidovorans. Wytwarza ona delftibaktynę, związek pomagający neutralizować toksyczne jony metali. W przypadku złota proces prowadzi do biomineralizacji, czyli przekształcania rozpuszczonych jonów w nanocząsteczki metalicznego złota. Inną badaną bakterią jest Cupriavidus metallidurans, która może gromadzić związki złota w obrębie komórek.

Takie organizmy mogą być bardziej przydatne przy odzysku metali ze złomu elektronicznego, ścieków przemysłowych lub roztworów o podwyższonym stężeniu złota niż z otwartej wody morskiej. W tych materiałach metal jest już częściowo skoncentrowany, więc bilans energetyczny może wyglądać zupełnie inaczej.

Drugim kierunkiem są porowate materiały syntetyczne, w tym gąbki polimerowe i struktury metaliczno-organiczne. Ich powierzchnia może wychwytywać złoto z roztworu, a następnie umożliwiać jego odzyskanie. Podobne materiały testowano także przy odzysku kruszcu z odpadów elektronicznych.

Notatka ekspercka: odzyskanie złota z kilku litrów przygotowanego roztworu albo uzyskanie kilku gramów z odpadów elektronicznych nie dowodzi, że ta sama metoda zadziała na oceanie. Skalowanie procesu zmienia bilans energii, szybkość przepływu, trwałość materiału, ilość odpadów i koszty całej instalacji. Sukces w skali mikrolitra nie jest sukcesem w skali oceanu.

Z tego powodu bardziej racjonalnym kierunkiem jest odzysk złota z materiałów, w których pierwiastek został wcześniej skoncentrowany. Dotyczy to między innymi złomu elektronicznego, szlamów anodowych z procesów hutniczych oraz niektórych odpadów przemysłowych. Nie są to jednak metody wydobywania złota z wody morskiej.

Czy transmutacja mogłaby rozwiązać problem?

Fizycznie można wytworzyć izotopy złota w reakcjach jądrowych, zmieniając skład jądra innego pierwiastka. Nie jest to jednak metoda wydobycia ani produkcji użytecznego kruszcu. Wymaga ogromnych nakładów energii, a część powstających izotopów jest radioaktywna i nietrwała. Koszt takiego procesu wielokrotnie przewyższa wartość otrzymanego złota.

Czy złoto z oceanów stanie się kiedyś biznesem?

Przy obecnym stanie technologii odpowiedź brzmi: nie. Złoto rzeczywiście znajduje się w wodzie morskiej, a jego odzysk można pokazać w laboratorium. Nie ma jednak przemysłowej metody, która pokonałaby jednocześnie problem śladowego stężenia, kosztów pompowania, zużycia energii i wpływu na środowisko.

Złoto z wody morskiej pozostaje więc ciekawostką naukową, a nie źródłem surowca dla przemysłu. Jeżeli odzysk metalu ma być opłacalny, znacznie lepszym celem są materiały już wzbogacone w złoto, takie jak rudy, odpady elektroniczne czy pozostałości procesów hutniczych.