海底覆盖着锰结核
科学史图片/Alamy
一项新的研究称，用氢从矿石中提取金属的过程可以使深海采矿比陆地采矿更可持续。
海底的大片区域 布满了网球大小的结节。这些多金属结核主要由锰组成，还有少量的镍、铜和钴以及其他元素。随着太阳能和电动汽车建设的蓬勃发展，对这些金属的需求不断增加，因为它们是电池和电线的重要组成部分。但开采多金属结核的计划极具争议，因为收集它们的作业可能会损害深海海底——地球上最后的原始生态系统之一。
即便如此，一些研究人员怀疑深海提取最终将会发生。 “我认为有一天人们很有可能会开采这些结核，”乌贝德·曼祖尔 (Ubaid Manzoor) 说道 德国马克斯·普朗克可持续材料研究所。 “所以最好有一个好的流程 [for extracting metals] 采矿之后，还不如再进行一次肮脏的处理。”
金属公司加拿大深海采矿公司已向特朗普政府申请深海采矿许可证，计划 使用涉及焦炭和甲烷的基于化石燃料的方法提取金属。其工艺包括首先将球放入窑中，然后放入电弧炉中——这是传统高炉的更环保替代品。即便如此，该公司表示，每生产 1 公斤有价金属，其方法将产生 4.9 公斤二氧化碳排放。
曼祖尔和他的同事找到了一种降低这些与开采相关的排放的方法。他们的系统不涉及窑炉。相反，结核将被磨成更小的颗粒，并直接放入还含有氢气和氩气的电弧炉中。高能电子从炉中的电极流向颗粒，会将电子从氢气分子中击落，形成可加热至超过 1700°C 温度的等离子体。
然后，等离子体中的氢离子与颗粒中的氧发生反应，将氧化物从合金中剥离，留下纯金属。除水外，唯一的副产品是氧化锰和锰络合物，可用于制造电池和钢铁。
研究人员表示，如果熔炉中使用的氢气是“绿色”的——这意味着它是通过将水与可再生能源的电力分解而产生的——并且运行熔炉的电力是由可再生能源产生的，那么这个过程应该不会排放二氧化碳。如今，绝大多数氢气是使用化石燃料生产的。
锰等金属在陆地和海底都有发现，但浓度低约 10 倍。在陆地上开采它们需要移动大量泥土，从矿石中提取金属通常依赖于硫酸。这一过程可能会导致雨林被夷为平地，河流被污染。
然而，马里奥·施密特认为，可以更好地监管陆基采矿，以防止环境破坏，并且可以使用绿色氢和可再生电力而不是化石燃料来冶炼金属 在德国普福尔茨海姆大学。到那时，从海底吸出结核不一定更可持续。
“我们认为深海采矿在碳足迹方面没有任何根本优势，”他说。 “深海采矿的可持续性之所以失败，是因为它对深海动植物的生物多样性构成了威胁。”
但戴维·戴 (David Dye) 表示，曼祖尔和他的同事开发的工艺可以帮助深海采矿变得更加经济可行 在伦敦帝国理工学院。
“在解决如何在实际从海底拾取金属的下游进行提取冶金时，您可能能够打开商业案例和环境案例，以使其具有吸引力，”他说。
曼祖尔强调，这项研究并不是为了提倡深海采矿，而应该充分调查环境影响。
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