Считается, что добыча нефти и газа вносит в атмосферу 15 % углекислого газа от совокупного вклада всей мировой энергетики в этот неблагоприятный процесс. В Китае задумали радикально решить эту проблему, оснастив судно для добычи нефти системой прямого улавливания сопутствующего добыче CO₂. Экологически чистое судно даже самостоятельно вырабатывает электроэнергию, используя для этого тепло от работающих на его борту газовых турбин.

Источник изображения: Cosco Ocean Shipping Heavy Industry Company

Плавучая установка для хранения и разгрузки продукции FPSO (Floating Production, Storage and Offloading), или, по-русски, плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти и газа, служит мобильным решением для эксплуатации месторождений. Экземпляр с системой прямого улавливания сопутствующего добыче углекислого газа будет доставлен заказчику в конце февраля. Построила 330-метровую плавучую установку китайская государственная компания Cosco Ocean Shipping Heavy Industry Company.

Установка FPSO способна добывать до 120 000 баррелей сырой нефти в сутки. За год она сможет улавливать 360 000 тонн углекислого газа, что эквивалентно высадке нескольких миллионов деревьев. К сожалению, источник не даёт ответа на самый интригующий вопрос: что добытчики будут делать с захваченным углекислым газом? На этот счёт есть разные предложения — от производства газированных напитков до синтеза топлива и сырья для химической промышленности. Наконец, углекислый газ можно просто закачивать в естественные резервуары в земле, чтобы он там самостоятельно минерализировался.

Возвращаясь к судну FPSO, строители подчёркивают его высочайшую экологическую чистоту. Самыми вредными с точки зрения выбросов на судне являются выхлопы турбин, которые перекачивают добываемое и добытое сырьё. Судовые установки не только улавливают эти выхлопы, но и используют их тепло для выработки электрической энергии на борту.

В конечном итоге Китай надеется достичь пика выбросов CO₂ к 2030 году и к 2060 году выйти на уровень чистого нуля по выбросу углекислого газа. Он не одинок в стремлении снижать выбросы CO₂ прямым захватом, хотя некоторые радикальные умы предлагают решить проблему разом, взорвав одновременно 1600 термоядерных бомб в толще океанского дна. Но это уже другая история.

Китай производит больше всех в мире продукции с использованием лития. При этом он всё время зависел от импорта этого сырья, поскольку до последнего времени считалось, что в Поднебесной имеется лишь около 6 % мировых запасов лития. Недавнее обнаружение новых месторождений позволяют утверждать, что у Китая не менее 16,5 % мировых запасов этого металла, что выводит страну на второе место в мире по разведанным объёмам лития.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

По данным Геологической службы Китая, о чем сообщают местные источники, на долю страны в настоящее время приходится 16,5 % мировых запасов лития, уступая только Чили, и Китай в этом теперь опередил Австралию, Аргентину и Боливию. Это произошло, в том числе, после обнаружения больших залежей лития в Тибете и в ряде других мест. Тем самым разведанные запасы этого металла выросли в Китае почти в три раза, делая его (в перспективе) менее зависимым от импорта этого сырья.

«Долгое время страна сильно зависела от иностранных ресурсов лития при больших объёмах импорта. Это привело к росту производственных затрат и ограничило развитие смежных отраслей», — сообщило агентство «Синьхуа».

Следует отметить, что разработка и переработка лития, как и других редкоземельных элементов, сильно вредит экологии. Однако потребность в этом химическом элементе сегодня настолько высока, что даже развитые страны, такие, как США или Канада, готовы идти на всё, лишь бы получить свободный или облегчённый доступ к нему.

В конце года власти Канады опубликовали ежегодный обзор о стратегии страны в области добычи полезных ископаемых. Документ освещает прогресс и дальнейшие планы Канады по расширению горнодобывающей отрасли и, прежде всего, в сфере добычи редкоземельных элементов и элементов для выпуска чипов. Но эксперты отмечают, что всё губит бюрократия, ведь на открытие каждого нового рудника уходит 10–15 лет. Так дела не делаются.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Критически важными для скорейшей добычи в стране власти называют такие элементы, которые находятся под непосредственной угрозой в современных цепочках поставок. Также такие минералы или элементы должны быть важны для экономики и национальной безопасности Канады, как и вести к нулевым выбросам парниковых газов. В итоге добыча этих стратегических элементов должна превратить страну в устойчивого стратегического партнёра в мировой цепочке поставок. Итоговый документ редакции 2024 года определяет 34 таких элемента, среди которых приоритетными для властей названы литий, графит, никель, кобальт, медь и редкоземельные элементы.

Задуматься о собственной добыче редкоземельных элементов и других стратегически важных ископаемых Канаду заставили сложившиеся обстоятельства, когда Китай заявил о политике ужесточения контроля над поставками таких элементов западным партнёрам. Это заставило ту же Австралию искать способы восполнения ресурсов, которые из-за ограничений могут оказаться в дефиците. Демарш Китая поставил под угрозу глобальное производство полупроводников и аккумуляторов, чему приходится искать альтернативу.

Эксперты отмечают, что со сложившейся в Канаде практикой затягивать выдачу разрешений на открытие каждого нового рудника до 10–15 лет у страны нет шансов конкурировать в области добычи сырья с США, Австралией и Китаем. Более того, даже если через 10 лет будет разрешена разработка рудников, например, для добычи лития, для новых поколений аккумуляторов этот элемент может не потребоваться, и окажется, что всё затевалось напрасно. Остаётся надеяться, что эксперты не ошибаются и могут более-менее точно прогнозировать потребность в тех или иных элементах на многие годы вперёд. В таком случае Канада со временем имеет шанс стать крупной державой, добывающей стратегическое сырьё у себя дома и мало полагающаяся на его импорт.

Королевский монетный двор, официальный производитель монет в Великобритании, открыл в Южном Уэльсе завод, на котором из старых печатных плат извлекается золото. На объекте площадью около 3700 м² будут добывать полтонны золота в год.

Источник изображения: royalmint.com

На новом объекте Королевского монетного двора используются реактивы, разработанные канадской компанией Excir. Применяемая здесь технология позволяет извлекать из печатных плат, используемых в бытовой электронике, включая телевизоры, ноутбуки и мобильные телефоны, высококачественное золото пробы 999,9. Извлечением драгоценных металлов из печатных плат занимаются и крупные технологические компании. У Dell есть программа переработки электронных отходов — ещё в 2018 году в её рамках перерабатывались более 900 000 тонн в год, хотя компания планировала выйти на этот показатель двумя годами позже. В случае с Королевским монетным двором это, возможно, первый случай, когда добычей драгоценных металлов из электроники занялся напрямую производитель изделий из них.

Процесс занимает считанные минуты, и, как говорят эксперты, он более эффективен энергетически и экономически, чем традиционные методы добычи золота. В год завод может перерабатывать до 4400 тонн плат и получать на выходе до полутонны драгоценного металла на £27 млн ($34 млн) по текущим ценам. Недостатка в сырье для предприятия не предвидится: в 2022 году в мире было произведено 68 млн тонн электронных отходов, гласят данные ООН. Королевский монетный двор будет использовать полученное золото для изготовления своей продукции. Будет также проводиться предварительная обработка менее важных материалов: алюминия, меди, олова и стали.

Сейчас Королевский монетный двор уже применяет полученное извлечением из отходов золото в производстве предметов роскоши — в его новой коллекции значатся 886 наименований, включая ожерелья, браслеты, кольца, перстни, серьги и многое другое. Изделия стоят от £275 ($350) до £110 тыс. ($140 тыс.) за штуку.

Два бывших сотрудника Blue Origin, президент Роб Мейерсон (Rob Meyerson) и главный конструктор Гэри Лай (Gary Lai), основали компанию Interlune, которая займётся добычей гелия-3 на Луне, его транспортировкой на Землю и продажей. Компания была основана ещё в 2022 году, но громко заявила о себе несколько дней назад, сообщив о привлечении дополнительных $15 млн инвестиций.

Источник изображений: Interlune

Размеры финансирования на первый взгляд невелики, но последствия потенциально могут быть очень серьёзными. Дело в том, что несмотря на активное обсуждение «лунной экономики» большинство компаний, анонсировавших полёты на Луну, планируют продавать свои услуги участникам государственных контрактов. То есть никакого создания прибавочной стоимости не произойдёт и «оплачивать счета» в конечном итоге будет NASA. Эта «лунная лихорадка» во многом похожа на золотую лихорадку в Калифорнии, но без золота.

Сбор гелия-3 может изменить эту ситуацию, извлекая выгоду из ресурсов на Луне. Для добычи гелия-3 придётся решить немало технических задач. Необходимо разработать способ извлечения газа из лунного реголита — абразивного, каменистого и похожего на грязь материала с поверхности Луны. Затем гелий-3 нужно отправить на Землю, что на данный момент нереализуемо. Наконец, потребуется организовать большой и устойчивый рынок сбыта добытого изотопа на Земле.

NASA инвестирует десятки миллиардов долларов в программу «Артемида» по высадке людей на Луну, Мейерсон хочет использовать эти транспортные, энергетические и другие ресурсы, чтобы основать горнодобывающую компанию на Луне. «Гелий-3 — единственный ресурс, цена которого достаточно высока, чтобы обеспечить полет на Луну и возвращение его на Землю, — заявил он. — Есть клиенты, которые хотят купить его сегодня».

Гелий-3 — стабильный изотоп гелия с двумя протонами и одним нейтроном. Он возникает в результате термоядерного синтеза на Солнце и затем переносится солнечным ветром. Однако магнитосфера Земли отклоняет этот поток частиц от планеты. Гелий-3 не встречается в природе на Земле и образуется в крайне ограниченных количествах в результате испытаний ядерного оружия, работы ядерных реакторов и других реакций радиоактивного распада. Поскольку Луна не имеет магнитосферы, считается, что в лунном реголите содержится большое количество газообразного гелия-3.

Один литр изотопа оценивается в несколько тысяч долларов. Мейерсон утверждает, что в ближайшем будущем появится значительный спрос на гелий-3 в индустрии сверхпроводящих квантовых компьютеров и в медицинской визуализации. В более долгосрочной перспективе существует потенциал для эксплуатации термоядерного реактора с гелием-3 в качестве топлива. Однако в научном сообществе существуют серьёзные сомнения по поводу жизнеспособности этого подхода.

По словам Мейерсона, одна из причин того, что использование гелия-3 в коммерческих целях не получило широкого распространения, заключается в его недоступности в коммерческих объёмах. Стабильные поставки изотопа будут стимулировать новые бизнес-планы и разработки.

Компания планирует в 2026 году получить образцы лунного реголита, измерить содержание в нём гелия-3, и освоить извлечение изотопа из лунного грунта. Эта миссия, скорее всего, будет выполняться в рамках одной из программ NASA по предоставлению коммерческих лунных услуг. Транспортировкой гелия-3 могут заняться SpaceX или бывшая компания Мейерсона Blue Origin, которая разрабатывает многоразовые лунные посадочные модули и системы транспортировки между лунной орбитой и Землёй.

Ключевая технология Interlune — это процесс добычи газа на Луне. Компании, вероятно, придётся переработать от десятков до сотен тонн лунного реголита для производства одного грамма гелия-3. Для этого Interlune разработала некое устройство, подобности о котором не разглашаются. Мейерсон называет его «энергоэффективным процессором». «Мы хотим запустить пилотный завод к 2028 году, а к 2030 году начать вводить в эксплуатацию и возвращать количество гелия-3 для поддержки рынков на Земле», — заявил Мейерсон.

Венчурная компания Seven Seven Six возглавила последний раунд сбора средств для Interlune. Инвесторы ожидают появления в ближайшем будущем рынка гелия-3 и видят значительный потенциал его развития, если добыча гелия-3 на Луне станет реальностью. По словам ведущего инвестора Seven Seven Six Кейтлин Холлоуэй (Katelin Holloway) «это может повлиять на моих детей или внуков. [То, что] делает Interlune, действительно убедительно, и осознание того, что это только отправная точка для гелия-3, меня действительно волнует».

Министерство энергетики США выделяет $32 млн на проведение проектно-конструкторских работ по разработке установок для извлечения редкоземельных и редких элементов из каменного угля и его отходов. США импортирует свыше 80 % необходимых для экономики редкоземельных и редких элементов, тогда как запасы угля в стране колоссальные. Для властей было бы желательно сохранить угледобывающую отрасль и с толком использовать этот ископаемый ресурс.

Источник изображения: Pixabay

Уголь и отходы угольного производства содержат широкий спектр ценных редкоземельных элементов, которые могут быть преобразованы в компоненты для производства продуктов на основе чистых энергетических технологий. В настоящее время в США насчитывается более 250 млрд т запасов угля, более 4 млрд т отходов угольного производства и около 2 млрд т угольной золы на различных площадках по всей стране. Из этого богатства (или мусора, как принято считать сегодня) необходимо научиться извлекать свыше 50 % (по массе) редкоземельных элементов и редких минералов и материалов.

Причём целевая задача состоит в том, чтобы научиться извлекать редкоземельные элементы в чистом виде или в качестве двойных соединений (солей), тогда как извлечение редких минералов является вторичной и не обязательной целью. Чистота полученного концентрата должна составлять не менее 75 весовых процентов, хотя в идеале нужно добиться 98 весовых процентов или выше, с последующей переработкой в чистые или двойные соединения редкоземельных элементов с концентрацией 90 % по массе.

Министерство намерено финансировать два уровня установок: промежуточную и демонстрационную. Промежуточная установка должна вырабатывать от 30 до 100 т смешанных редкоземельных оксидов/солей в год, а демонстрационная — от 1 до 3 т аналогичной продукции в сутки. Проекты будут финансироваться лишь в том случае, если заявители обоснуют экономическую целесообразность использования представленных установок и гарантируют достойные условия труда для рабочих, инклюзивность и экологическую безопасность.

Стало известно, что Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США планирует начать пробную добычу полезных ископаемых и других ресурсов на Луне к 2032 году. Об этом пишет информационное агентство ТАСС со ссылкой на заявление ракетостроителя Джеральда Сандерса (Gerald Sanders), которое он сделал во время выступления на конференции по горной промышленности в австралийском Брисбене.

Источник изображения: JB / pixabay.com

По мнению Сандерса, на начальном этапе будет обеспечена добыча воды и кислорода, после чего начнётся разработка месторождений железа и редкоземельных металлов. Аэрокосмическое ведомство планирует оценить потенциальный объём лунных ресурсов для вовлечения в реализацию проекта по их добыче коммерческих инвестиций. «Мы пытаемся инвестировать в этап разведки, оценить ресурсы <…> чтобы внешние инвестиции имели смысл и могли привести к развитию производства», — приводит источник слова господина Сандерса.

В ближайшее время NASA планирует отправить на Луну тестовую буровую установку, а к 2032 году рассчитывает организовать более масштабную добычу ресурсов и создать на поверхности спутника завод по переработке ископаемых. Предполагается, что первыми коммерческими клиентами ведомства станут частные космические компании, которые могли бы задействовать лунные ресурсы для получения кислорода или топлива.

Согласно имеющимся данным, Австралийское космическое агентство принимает участие в проекте NASA по организации добычи ископаемых на Луне. В настоящее время австралийские учёные работают над созданием полуавтономного лунохода, предназначенного для сбора образцов реголита с поверхности спутника Земли в рамках миссии NASA в 2026 году. «Это ключевой шаг к обеспечению присутствия человека на Луне, а также опора для будущих миссий на Марс», — считает заместитель директора агентства Сэмюэль Вебстер.

В Министерстве энергетики США подсчитали, что не менее 70 % литиевых месторождений в стране представлены в виде растворов солей лития. Добывать «аккумуляторный» металл из рассолов можно прямой добычей, что будет чисто и эффективно. Этой технологией начали интересоваться нефте- и газодобывающие компании в США, которые в процессе добычи ископаемого топлива часто сталкиваются с рассолами.

Персонал компании Standard Lithium готовится к извлечению рассолов с солями лития. Источник изображения: Pitts Media

Сегодня 92 % металлического лития из ежегодно добываемого во всём мире поступает из Австралии, Чили и Китая (добыча 2022 года — 130 тыс. т). В основном литий добывается из отвалов руды, но в Чили, например, он получается в процессе выпаривания рассолов в открытых бассейнах. Каждый из этих видов первичной переработки сырья наносит ощутимый вред экологии и в США не желают иметь с ним ничего общего.

Прямой метод добычи солей лития из рассолов подразумевает ту или иную фильтрацию содержащих соли лития жидкостей с извлечением до 90 % солей в противовес примерно 50 % при извлечении методом выпаривания в открытых бассейнах. А отфильтрованную таким образом воду можно закачать обратно в землю. Главный минус прямой добычи лития из рассолов — каждый раз его состав уникален и кроме ионов лития содержит соли множества других металлов. Поэтому универсального способа фильтровки нет, и пока не ожидается.

Нефтяники постоянно имеют дело с рассолами, в которых часто обнаруживается литий. Они вполне могут заняться его попутной добычей, а также его извлечением из исчерпавших себя нефтяных и газовых скважин. Ряд компаний уже занялись отработкой технологий по добыче в США лития из рассолов.

Так, в Арканзасе, который в настоящее время является незначительным производителем нефти и газа, компания Standard Lithium запускает демонстрационную установку по извлечению лития из рассола нефтяных месторождений. В Канаде компания E3 Lithium начала работать с местной нефтегазовой компанией над производством металла из истощённого нефтедобывающего месторождения. А в нефтеносном бассейне в Западном Техасе и Нью-Мексико буровая компания Devon Energy совместно с другими компаниями тестирует методы получения лития из загрязнённой воды, которую она качает вместе с нефтью и газом после разрыва пластов

В Канаде компания E3 Lithium намерена добывать металл в районе на одном из истощённых нефтяных месторождений (Leduc), где, по её оценкам, содержится около 16 млн т лития, что примерно в пять раз больше, чем в обычных месторождениях лития в Канаде. Компания получила канадские федеральные гранты на общую сумму более 30 млн канадских долларов (около $22 млн). В проекты E3 Lithium также инвестировала Exxon через подконтрольную компанию Imperial Oil, надеясь получить сырьё и технологии.

E3 Lithium планирует начать работу на экспериментальном заводе по добыче в третьем квартале 2023 года и надеется первоначально производить 20 000 т гидроксида лития в год. Она будет поднимать рассол с глубины 2,4 км как из существующих, так и из новых скважин. Затем жидкость будет направляться по трубопроводам на предприятие, где сорбирующий материал будет улавливать литий и отбрасывать примеси, создавая концентрированную жидкость, которая затем будет перерабатываться в материал для батарей.

Значительную концентрацию лития надеются найти в районе города Смаковер в южном Арканзасе. Компания Exxon Mobil в этом году приобрела права на бурение в этом регионе, который она намерена разрабатывать с целью извлечения лития. По некоторым оценкам, концентрация металла там может превышать 500 мг/л, по сравнению с примерно 75 мг/л на месторождении Leduc.

С 2020 года компания Standard Lithium совместно с немецким химическим производителем Lanxess эксплуатирует завод промышленного масштаба в районе Смаковера. Рассол, который Lanxess перерабатывает для получения брома, поступает на завод со скоростью около 11 тыс. л/мин. Используя тот же рассол, Standard Lithium рассчитывает производить на этом заводе чуть менее 6 000 т солей лития в год и планирует достичь производства 50 000 т по всем проектам компании в Арканзасе.

Растущая потребность в литии, обеспокоенность зависимостью от поставок из Китая, а также федеральные и частные инвестиции в передовые методы извлечения этого металла дают надежду, что это направление получит толчок в развитии и выйдет на интересные результаты.