Компания Bright по-прежнему надеется, что ее химический процесс сможет помочь заменить загрязняющие окружающую среду медеплавильные печи.
Спрос на медь стремительно растёт, как и загрязнение окружающей среды от грязных процессов её производства. Основатели стартапа Still Bright считают, что нашли более эффективный и экологичный способ производства меди, необходимой миру.
Компания использует водные реакции, основанные на технологии химии аккумуляторов, для очистки меди. Этот процесс может быть менее загрязняющим, чем традиционная плавка. Компания надеется, что эта альтернатива также поможет снизить растущую нагрузку на цепочку поставок меди.
Связанная история
«Мы действительно сосредоточены на решении надвигающегося кризиса поставок меди», — говорит Рэнди Аллен, соучредитель и генеральный директор Still Bright.
Медь — важнейший компонент практически во всём, от электропроводки до кухонной посуды. А технологии чистой энергии, такие как солнечные панели и электромобили, ещё больше повышают спрос на этот металл. Ожидается, что мировой спрос на медь к 2040 году вырастет на 40%.
По мере роста спроса усиливаются климатические и экологические последствия добычи меди – процесса переработки руды в чистый металл. Растёт также обеспокоенность географической концентрацией поставок меди. Медь добывается по всему миру, и исторически многие из этих рудников имели собственные плавильные печи для переработки добытого металла. (Плавильные печи производят чистую металлическую медь, по сути, путём сжигания концентрированной медной руды при высоких температурах.) Однако сегодня металлургическая промышленность консолидировалась, и многие рудники поставляют медные концентраты на металлургические заводы в Азии, особенно в Китае.
Отчасти это связано с тем, что плавка потребляет много энергии и химикатов, а также может приводить к выбросам, содержащим серу, которые могут негативно сказаться на качестве воздуха. «Они переложили экологические и социальные проблемы на другие места», — говорит Саймон Джовитт, профессор Невадского университета в Рино и директор Бюро горного дела и геологии Невады.
По словам Йовитта, можно полностью очистить выбросы металлургических заводов от загрязнения, и сейчас они гораздо чище, чем раньше. Однако в целом металлургические предприятия не отличаются особой ответственностью в отношении окружающей среды.
Поэтому даже такие страны, как США, обладающие большими запасами меди и действующими рудниками, в основном отправляют медные концентраты, содержащие до 30% меди, в Китай или другие страны для переплавки. (Сегодня в США действуют всего два рудоплавильных завода.)
Компания Still Bright избегает пирометаллургического процесса, который используют металлургические заводы, в пользу химического подхода, частично вдохновленного устройствами, называемыми ванадиевыми проточными батареями.
В реакторе стартапа ванадий реагирует с соединениями меди в медных концентратах. Металлическая медь остаётся в твёрдом состоянии, оставляя многие примеси в жидкой фазе. Весь процесс занимает от 30 до 90 минут. Твёрдый продукт, содержащий после этой реакции примерно 70% меди, может быть использован в другом, хорошо зарекомендовавшем себя в горнодобывающей промышленности процессе, называемом экстракцией растворителем и электролизом, для получения меди чистотой более 99%.
Это далеко не первая попытка использования химического подхода на основе воды для обработки меди. Сегодня некоторые виды медной руды обрабатываются, например, кислотой, и чилийский стартап Ceibo пытается применить вариант этого процесса к традиционно выплавляемой меди. Разница здесь заключается в химическом составе, в частности, в использовании ванадия.
Один из основателей компании Still Bright, Джон Варднер, исследовал реакции меди и ванадиевые проточные батареи, когда ему пришла в голову идея объединить реакцию извлечения меди с этапом электрической зарядки, который мог бы повторно использовать ванадий.
ПРЕДОСТАВЛЕНО STILL BRIGHTПосле реакции ванадия с медью жидкий раствор можно подать в электролизер, который с помощью электричества переведёт ванадий обратно в форму, способную снова реагировать с медью. По сути, это тот же процесс, который используется для зарядки ванадиевых проточных аккумуляторов.
В то время как другие химические процессы очистки меди требуют высоких температур или чрезвычайно кислых условий для перевода меди в раствор и ускорения реакции, гарантируя, что вся медь прореагирует, процесс компании Still Bright может осуществляться при температуре окружающей среды.
Одним из основных преимуществ такого подхода является снижение загрязнения окружающей среды при рафинировании меди. Традиционная плавка нагревает целевой материал до температуры более 1200 °C (2000 °F), образуя серосодержащие газы, которые выбрасываются в атмосферу.
Однако в процессе Брайта в качестве побочного продукта образуется сероводород. Это всё ещё опасный материал, но его можно эффективно улавливать и перерабатывать в полезные побочные продукты, говорит Аллен.
Другим потенциальным источником загрязнения являются сульфидные минералы, остающиеся после процесса очистки, которые при контакте с воздухом и водой могут образовывать серную кислоту (это называется кислым шахтным дренажем, часто встречающимся в отходах горнодобывающей промышленности). Процесс компании Still Bright также будет производить этот материал, и компания планирует тщательно отслеживать его потоки, чтобы исключить его попадание в грунтовые воды.
В настоящее время компания тестирует свой процесс в лаборатории в Нью-Джерси и проектирует пилотную установку в Колорадо, которая будет производить около двух тонн меди в год. Следующим шагом станет демонстрационный реактор производительностью 500 тонн меди в год, который, по словам Аллена, должен быть запущен в эксплуатацию в 2027 или 2028 году на руднике. Недавно компания Still Bright привлекла посевной раунд на сумму 18,7 млн долларов для поддержки процесса масштабирования.
По словам Джовитта из UNR, масштабирование станет решающим испытанием для технологии и покажет, насколько консервативная горнодобывающая отрасль поддержит её: «Нужно посмотреть, что получится в промышленных масштабах. И я думаю, что пока этого не произойдёт, люди будут неохотно вникать в эту тему».
Источник: www.technologyreview.com
