Знаете ли вы, что морская вода содержит золото? Расскажем вам, сколько и как можно извлечь из морской воды этот драгоценный металл.
Хотя это и не самый дорогой металл, золото, вероятно, является наиболее ценным металлом из-за его ценности в ювелирном деле и нумизматике, а также из-за его универсальности. Оно необходимо, например, для многих микроэлектронных компонентов и мобильного телефона. В нем содержится около 40 миллиграммов золота.
С другой стороны, мы знаем, что большинство природных элементов, существующих на нашей планете, можно найти в морской воде, растворенной в виде солей. Вот тут и возникает вопрос. Можем ли мы извлечь золото из морской воды?
Как узнать, сколько золота содержится в пробе воды?
Расчет концентрации золота в море вызвал любопытство многих ученых, но это непростая задача. Традиционные методы основывались на выпаривании известного количества морской воды и последующем расчете количества золота, оставшегося в кристаллизованных солях, посредством химического анализа. Однако концентрация была настолько чрезвычайно малой, что результаты были весьма изменчивыми и неопределенными.
Но с появлением более совершенных методов этот анализ значительно улучшился. Масс-спектроскопия позволяет обнаружить очень и очень малые следы веществ в образце. Этот метод, который совершенствовался на протяжении 20-го века, имел важное достижение в 1983 году с разработкой масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой — нововведением, которое позволило использовать его для жидких образцов.
Прорыв, который в 1990 году был использован исследователями К. Кенисоном Фолкнером и Дж. М. Эдмондом из Массачусетского технологического института именно для расчета концентрации золота в различных пробах морской воды с точностью, никогда ранее не достигавшейся.
Сколько золота в море?
Результаты, полученные в ходе исследования Фолкнера и Эдмонда, опубликованные в журнале Earth and Planetary Science Letters, показали очень схожие концентрации в поверхностных водах изученных морей и океанов. В Атлантике они подсчитали, что концентрация составляла около 53 фемтомолярных, хотя и со значительными вариациями. Аналогичные данные были обнаружены и в водах Тихого океана, с 55 фемтомолярными и даже большими вариациями.
Приставка «фемто-» — это способ выражения очень и очень малых величин. Если приставка «санти-» обозначает сотую часть измерения, например «сантиметр», а «милли-» — тысячную, то «фемто-» — это миллиардная часть. То есть фемтомолярная концентрация понимается как одна миллиардная моля, разведенная в одном литре. Моль, в свою очередь, представляет собой химическое измерение, которое выражает постоянное количество молекул в определенном весе данного вещества.
Возвращаясь к воде, в Средиземном море они обнаружили странность. Воды, орошающие восточные побережья Испании, имеют на поверхности концентрацию, аналогичную атлантической, но по мере набора глубины концентрация золота возрастает в среднем до 115 фемтомолярных, а по неподтвержденным данным максимальные значения достигают 300.
Это связано с самой природой Средиземного моря, очень закрытого бассейна, имеющего только один выход в океан, через Гибралтарский пролив, который составляет лишь 0,003% всего его периметра. По этой причине воды Средиземного моря мало обновляются и допускают большее накопление солей, особенно на глубине. И среди этих солей обнаружены ионы золота.
Данные измерения фемтомолярной концентрации очень полезны для химиков, но иногда сложны для понимания. Нельзя забывать, что они измеряют количество молекул в объёме морской воды, которое нелегко визуализировать. 53 фемтомоля в Атлантическом океане подразумевают, что в каждом литре его вод содержится около 26 триллионов атомов золота. Но сколько это золота?
В поисках грамма золота в море
Чтобы узнать, сколько морской воды необходимо для получения грамма золота, необходимо провести еще несколько расчетов.
Если принять за меру бета-воды, то для получения одного грамма золота нам понадобится в среднем 96 миллиардов литров. Это примерно объем воды в кубе со стороной 460 метров. В случае Тихого океана значение аналогичное.
В Средиземноморье перспективы улучшаются, но ненамного. В самых глубоких водах и при большом везении мы могли бы добыть грамм золота «всего» в 17 миллиардов литров, куб со стороной чуть менее 260 метров, хотя в среднем потребовалось бы 44 миллиарда литров золота или что то же самое, 350 метров сторон в кубическом измерении.
Другие (совершенно неэффективные) источники золота
Золото — тяжелый металл, а особенностью тяжелых металлов является то, что они имеют тенденцию накапливаться в живых существах и их очень трудно вывести. Растения и грибы могут накапливать различные концентрации золота, которое затем передают животным с пищей. Их количество, хотя и небольшое, может быть больше, чем в морской воде.
В зависимости от вида и окружающей среды в биомассе 100 тонн растений может содержаться один грамм золота. В ходе анализа, проведенного в 1953 году в бывшей Чехословакии, они обнаружили максимальные уровни золота в растениях, до такой степени, что для получения одного грамма потребовалось бы 3300 килограммов растений мяты или 1700 килограммов хвоща.
Разумеется, золото есть и в человеческом теле, но больше всего его обнаружено в волосах. Но это все еще недостаточная сумма, чтобы иметь существенное значение. Чтобы получить один грамм золота из человеческих волос, потребуется примерно 2500 килограммов волос.
