极端的提取

矿业已经是一个相当极端的活动,移动和处理大量的材料经常不愉快的和危险的条件。但想象更极端,这将是我在海底或小行星的深度空间。这正是一些开创性的公司正计划去做。

这些极端的动力形式的挖掘是最近许多金属价格的大幅增加,推动了传统的陆地源供应减少通过大量增加的需求超过供应。这是散装的金属,如铜、镍和钴、金和铂等贵金属,所谓的稀土元素镧和钕等在许多现代技术所使用。

自2000年以来,铜的价格已经翻了两番,铂金的价格增长了两倍。稀土元素的价格都增加了自2005年以来的20倍。这一切都意味着,这些金属的潜在来源,以前被认为是过于牵强,比如海底和小行星,现在已经成为经济上可行的——至少理论上如此。

事实上,海底矿产资源潜在的可用和小行星是相当惊人的。据估计,一个区域的泥沙仅1公里²底部的太平洋夏威夷附近包含足够的稀土来满足全球年度需求的五分之一,而单个platinum-rich 500米宽的小行星可能产生已知的全球储备的约1.5倍铂族金属。

但即使从海底中提取金属的经济学和小行星现在可能更有利,技术障碍仍然是严峻的。尽管大量的规划、深海采矿作业还没有进行,必要的小行星采矿技术甚至还没有被开发出来。潜在的环境成本也可能是高:深海采矿可能导致严重破坏海洋栖息地,而小行星采矿可能导致一个撞击地球。

20000年联盟海底

的两个,深海采矿是最接近成为现实。从海底中提取金属的想法实际上可以追溯到超过100年前,19世纪晚期发现金属含量丰富,potato-sized海底多金属结核。此后,兴趣盈亏,但目前非常高。

深海采矿的利益已经与金属的价格,”说大卫Billett深海生态学家在南安普敦国家海洋学中心,英国、深海采矿专家。但他补充说,当前利益的另一个因素是日益意识到,多金属结核不是城里唯一的游戏。

顾名思义,多金属结核组成的混合不同的金属元素:锰和铁往往是最丰富的,但是他们也可以包含有用的浓度更有价值的金属,如镍、铜和钴。最近,科学家们已经证实,他们甚至可以含有低浓度的稀土元素。

结节的地板上发现了世界上大部分的海洋,特别是丰富的存款在夏威夷和墨西哥之间的太平洋,印度洋中部。“大约有5000亿吨的这些结节坐在海底,“Billett说。他们建立的缓慢沉淀金属从海水,或许帮助下微生物的活动,增长的速度每百万年仅1毫米。

和类似的降水过程是发生在海洋山脊和架子,生产各种金属含量丰富其他存款。例如,有cobalt-rich锰铁外壳构成,峰会的水下火山山脉在400 - 4000米的深处。

这些cobalt-rich外壳可达25厘米厚,尽管他们的名字,主要是由锰、铁、钴虽然出席浓度高于结节(0.8%按重量比例为0.25%的结节)。特别感兴趣的是,这些外壳还可以包含大量有价值的金属,如镍、铅、铈、钼、钒和铂,一些最富有的外壳在西太平洋。

也有多金属的硫化物形成的深海热液喷口系统构造板块的边缘。在这里,熔岩上升从地球内部形成新的海底的巨大裂缝。当海水进入这些裂缝,是加热温度高达400°C在海底火山口涌出之前,带着溶解金属熔融岩石。水降温,这些金属沉淀形成了块状硫化物矿床。

这些存款只有1979年发现的,还有住在通风系统的独特的生态系统。存款的组成在不同地区不同,但他们可以包含高浓度的铜、锌、铅、银和黄金。

最近,日本的一个科学家小组发现甚至海洋沉积物包含有用的金属矿床。2011年,他们发现高浓度的稀土元素在正常的海底沉积物样品取自横跨太平洋。这些高浓度似乎是由于某些矿物沉积物中优先占用稀土的海水。他们发现,稀土可以很容易地从沉积物中提取的酸浸出。

以上我们海浪

所以似乎没有短缺金属含量丰富的资源可供挖掘世界各地的海洋中。因此,各国政府和公司正在忙于抢购勘探和采矿的权利在国际水域海底的大片,与这些权利由一个联合国机构国际海底管理局(ISA)。的海洋突然迅速填满了这些新申请牌照,“Billett说,他是一个ISA的法律和技术委员会的成员,一群大约25专家在环境科学,地质学和法律建议ISA。

获得执照是在大多数情况下,这些努力了,但几个组织接近进行商业深海采矿。最接近的是加拿大的公司之一鹦鹉螺矿物质,我计划多金属大型硫化物巴布亚新几内亚海岸的深度是1600米。根据鹦鹉螺,这些大量的硫化物含高浓度的铜、金、银和锌。

使用遥控采矿机由英国公司土壤机械动力学,鹦鹉螺会分解大量的硫化物和运输片段通过1.6公里长的管道生产容器表面上的支持。去年Nautilus打算开始挖掘,但法律纠纷与巴布亚新几内亚、政府负责监管开采大量的硫化物,因为他们是在其领海,推迟了整个风险。然而,鹦鹉螺也获得许可证开采其他存款,包括在中央太平洋多金属结核,可能将关注这些。

其他组织也紧随其后。2013年3月,英国海底资源,子公司美国工程技术巨头洛克希德马丁公司宣布,它已被授予许可证通过ISA探索58000公里²地区的太平洋多金属结核。由英国政府赞助,英国海底资源希望在2019年开始挖掘结节,这将涉及刮他们从海底4000米左右的深度。

与深海采矿现在可能只是一个时间问题,都提出了它的环境影响:海底目前相当原始的环境中,但开采可能改变这一切。首先,刮海底和分裂大量硫化物将损害海洋栖息地,包括热液喷口周围发现的独特的生态系统。它还将生成的沉积物可能杀死生物饲料营养物质从水中过滤,把营养丰富的水表面,改变营养分布并鼓励浮游植物水华。

然而,该组织希望进行深海采矿说,他们正在致力于保护海洋环境尽可能。实际上,保护环境是一个重要的条件的许可证签发ISA和Billett认为它应该可以包含任何伤害。我们习惯于接受有限的对土地的影响,只要管理得当,所以同样的原理应用到海洋,”他说。

我深空

像任何一个看起来像科幻小说,小行星的出现在未来进一步挖掘。然而,两家美国公司,行星资源和深太空产业,去年宣布我的金属和其他材料从近地小行星(nea)。这些小行星已经淘汰的主要带火星和木星之间,现在的轨道,使他们接近地球。

两家公司都非常相似的方法。他们将开始通过发送船队的小飞船目录近地小行星,其中大约9000是目前已知的,然后分析最有趣的更紧密地以确定其成分。最后,他们会选择我的小行星。

这将涉及运输由自由放飞的小行星采矿设备,要求小行星轨道,使他们接近地球相当定期以便开采材料运输,或移动小行星环绕地球的稳定轨道。无论哪种方式,它是一个巨大的技术挑战,需要一大堆的新技术。

毫无疑问的是,小行星是贵重金属的主要来源。我们知道一些小行星的成分很好,”说马克Sephton有机地球化学和流星学教授,伦敦帝国理工学院,英国。“小行星可以包含很多自由铁和贵金属,所以他们代表的好机会。据深太空产业,如果只有10%的质量通过靠近地球的小行星于2013年2月由铁、镍和其他金属,然后它会价值1300亿美元(£850亿)。

我们的知识的小行星陨石成分主要来自分析,这是碎片落入地球的小行星。但它也来自光谱研究小行星的空间和日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟号探测器恩颐投资的一位收集的样本,返回第一个2010年,尽管他们不超过尘埃颗粒。

小行星的三大类:碳质,silicaceous和金属。碳质小行星含有大量有机物和水;silicaceous小行星是铁和镁硅酸盐的混合物;金属小行星是由铁,还含有其他金属,如镍和铂。

金属矿业、silicaceous和金属小行星显然是最感兴趣的,但碳质小行星也有他们的用处。行星资源和深太空产业不只是想我从小行星在地球上使用的材料,他们也想在太空中使用这些材料来构建基础设施。

目前,我们必须把所有的设备所需的空间,包括航天器推进剂,来自地球,这是非常昂贵的。它会更容易,如果我们可以建立的一切空间,原材料由小行星。为此,深太空产业正在开发一种新颖的3 d打印机,叫做微重力铸造,能够制造设备在空间中镍的小行星。

在这种情况下,碳质陨石里的水可以用于生产为航天器推进剂,以及许多其它的目的。行星资源估计一个500米宽碳质小行星可以提供超过200次使用的推进剂人类历史上所有的火箭发射。

也会没有环境问题,随着矿业将远离地球表面。唯一的潜在风险是一颗小行星可能逃离其稳定轨道不幸撞到地球,与潜在的灾难性后果。但Sephton认为这可能:“如果你足够聪明起来,开始我有NEA,你必须采取一切改变的可能性天体力学的小行星,它们的轨道。

行星资源和深太空产业计划推出他们的第一个编目航天器在未来的几年中,尽管实际开采小行星可能至少还需要10年时间。然而,最终应到达的第二天,陨石所提供的资源潜力实在是太诱人了。

这是常有的,极端的矿业,在海洋的深处或空间,就是跟随钱。

在Bosham乔恩·埃文斯是一个基于科学作家,英国