Хімічні ресурси Світового океану

Світовий океан – величезний природний резервуар, заповнений водою, яка являє собою складний розчин різних хімічних елементів і їх сполук. Деякі з них витягуються з води і використовуються у виробничій діяльності людини і, будучи компонентами сольового складу океанських і морських вод, можуть розглядатися як хімічні ресурси.

З 106 відомих хімічних елементів 70 знайдено в океанських і морських водах. Концентрація лише кількох з них перевищує 1 г / л. До них відносяться: хлористий натрій (27,2 г / л), хлористий магній (3,8 г / л), сірчанокислий магній (1,7 г), сірчанокислий кальцій (1,3 г). Тільки 16 елементів знаходяться в океані у кількості понад 1,1 мг / л, зміст інших вимірюється сотими і тисячними частками міліграма в літрі води. Через мізерно малих концентрацій їх називають мікроелементами хімічного складу вод Світового океану.

При дуже малих концентраціях речовин і елементів в 1 літрі океанської води їх вміст досягає досить значних розмірів у порівняно великих обсягах вод. У кожному кубічному кілометрі морської води розчинено 35 млн. тонн твердих речовин. У їх числі 19,8 млн. тонн кухонної солі, 9,5 млн. тонн магнію, 0,89 млн. тонн сірки, 31 тис. тонн брому, 10 тонн алюмінію, 3 тонн міді, 3 тонн урану, 0,3 тонн срібла, 0,04 тонн золота і т.п.

З огляду на величезний обсяг вод Світового океану, сумарна кількість розчинених в них хімічних елементів і їх сполук обчислюється колосальними величинами. Їх загальна вага дорівнює 50 * 1015 тонн. Більшу частину (99,6%) сольовий маси океану утворюють сполуки натрію (77,68%), калію (2,1%), магнію (9,18%), а також сульфати магнію (6,39%) і кальцію (3,7%). На частку всіх інших складових розчину припадає лише 0,4%.

Видобуток хімічних ресурсів океану

З різноманітних і величезних запасів хімічних багатств океанів і морів в даний час видобувається дуже невелика частина їх, хоча в багатьох з них відчувається гострий дефіцит. Пояснюється це тим, що ще не створені ефективні технічні засоби видобутку багатьох корисних компонентів з морської води. В даний час використовуються тільки ті хімічні ресурси Світового океану, видобуток яких з океанських вод економічно вигідніше отримання їх з аналогів на суші. Принцип рентабельності лежить в основі морського хімічного виробництва, до основним видам якого належить отримання з морської води кухонної солі, магнію, калію і брому. Ступінь складності та особливості технології вилучення цих речовин з вод Світового океану в промислових масштабах визначаються станом і взаємодією хімічних елементів у морській воді.
Порівняно проста форма такого хімічної сполуки, як кухонна сіль, обумовлює відносну простоту і великі обсяги її видобутку. З морської води сіль випарюють в природних умовах басейновим способом, для чого застосовуються спеціальні басейни. Цей спосіб базується на закономірною послідовності випадання в осад різних солей при збільшенні концентрації розсолу. Таким чином, в результаті випаровування з морської води спочатку осідають вапняк і доломіт, а на заключній стадії – хлориди. Басейнова спосіб поки ще малоефективний, тому що з 1000 м3 морської води отримують приблизно 1,3 тонн солі. Інша частина кухонної солі та інших цінних речовин – сполуки магнію, галоїди – разом з маточним розсолом спускається в море.

Незважаючи на цей недолік, видобуток кухонної солі з морської води досягає 6-7 млн. тонн на рік, що дорівнює 1/3 її світового виробництва. Великі підприємства з видобутку кухонної солі з океанських і морських вод є на узбережжях Болгарії, США, Англії, Франції, Італії, Індії, Китаю, Туреччини, Філіппінських островів. У США, наприклад, близько 5% споживаної кухонної солі виробляється з морської води.

Куховарська сіль використовується головним чином у харчовій промисловості, куди йде сіль високої якості, що містить не менше 96% NaCI. При його більш низьких концентраціях (94 – 95%) сіль спрямовується на промислові потреби: для отримання соди, їдкого натру, соляної кислоти, гіпсу та інших продуктів. Низькосортна (90 – 91% NaCI) сіль застосовується в холодильних установках, а також йде на різні побутові потреби.

У водах Світового океану розчинена велика кількість магнію. Хоча його концентрація у морській воді відносно невелика (0,13%), проте вона набагато перевищує вміст інших металів, крім натрію. Морський магній зустрічається переважно у вигляді хлористих і меншою мірою сірчанокислих легкорозчинних сполук. Оскільки ці солі кристалізуються одночасно, витягувати магній з морської води простим випаровуванням неможливо. Тому спочатку його відділяють від натрію, калію і кальцію, окислюючи до нерозчинної окису магнію, і вже її піддають електрохімічній обробці.
Перша тонна морського магнію була отримана в 1916 р. в Англії. З тих пір його виробництво неухильно розвивалося. В даний час Світовий океан дає понад 40% світового виробництва магнію. Крім Великобританії, яка на 50% задовольняє свою потребу в цьому металі, витягуючи його з морської води, аналогічне виробництво розвинене в США (воно дає 80% споживання), у Франції, Італії, Канаді, Мексиці, Норвегії, Тунісі, Японії, Німеччини та деяких інших країнах. В даний час магній застосовується для виготовлення різних легких сплавів і вогнетривких матеріалів, цементу, а також у багатьох інших галузях господарства Попит на нього швидко збільшується і значною мірою буде задовольнятися магнієм, отриманим з морської води.

Концентрація калію в океанських і морських водах досить невелика. До того ж він знаходиться в них у вигляді подвійних солей, утворених з натрієм і магнієм, тому витяг калію з морської води – хімічно і технологічно складне завдання. Промисловий видобуток “морського” калію заснована на обробці морської води спеціально підібраними хімічними реагентами (діпікріламін) і сильними кислотами. Залежно від застосовуваної кислоти отримують відповідну калійну сіль.

Калій почали добувати з морської води у роки першої світової війни, коли його основні родовища на суші, в Страсбурзі і Ельзасі, що давали близько 97% світового виробництва, були захоплені Німеччиною. У цей час морської калій почали отримувати в Японії та Китаї. Незабаром після першої світової війни його почали добувати і інші країни. В даний час тільки одна Японія добуває з морської води 10 тис. тонн калію на рік. Калійні солі використовуються як добрива в сільському господарстві і як цінна хімічна сировина в промисловості.

Хоча концентрація брому в Світовому океані незначна (0,065%), він був першим речовиною, яке почали добувати з морської води, оскільки з мінералів суші, де він міститься в мізерно малих кількостях, його витягти практично неможливо.

Тому світове виробництво брому (приблизно 100 тонн на рік) в основному базується на його видобутку з морської води. Заводи з виробництва морського брому є в США (їх річна продукція оцінюється в 23 млн. дол), у Великобританії та Японії. Будівництво таких підприємств проектується в Канаді, Аргентині, Індії та в інших країнах, що дозволить збільшити видобуток брому з морської води. Зазвичай заводи випускають бром у вигляді різних сполук, необхідних споживачам.
Крім цих основних речовин, які в даний час океан дає людині, великий інтерес для виробництва представляють і мікроелементи, розчинені в його водах.

До них, зокрема, відносяться видобувні з морської води поки що в невеликих кількостях літій, бор, сірка, а також перспективні за технічними та економічними причинами золото та уран. Деякі країни інтенсивно розробляють промислові методи добування золота з морської води, але відчутні результати поки ще не досягнуті: всі сучасні технології залишаються малоефективними.
Прагнення країн до забезпечення своїх потреб ядерним пальним ставить на порядок денний видобуток урану з океанських вод. Установки для цієї мети розробляються у Великобританії, Німеччині та Японії. Так, японські фахівці провели експеримент, який показав реальну можливість вилучення урану з морської води. Для цього використовувався високоефективний абсорбент, до складу якого входили активоване вугілля, гідроокису титану та інших металів. Установка з цим фільтром дозволяє витягувати з води в середньому 0,5-0,6 мг урану на 1 грам власної ваги абсорбенту. Це перший крок у справі промислового видобутку урану з морської води.

Короткий огляд сучасного використання хімічних багатств океанів і морів показує, що вже в даний час видобуваються з солених вод з’єднання і метали вносять істотний внесок у світове виробництво. Морська хімія наших днів дає 6-7% доходів, одержуваних від освоєння ресурсів Світового океану. Разом з тим це перспективна галузь океанського господарства, розвиток якої пов’язаний з вирішенням таких важливих проблем, як, наприклад, розробка технології більш повного вилучення солей при басейновому способі видобутку кухонної солі, створення рентабельних методів отримання з морської води найважливіших мікроелементів в промислових масштабах, підвищення ефективності видобутку і т. п. У цьому напрямку в різних країнах ведуться теоретичні дослідження та конструкторські розробки.

ПОДІЛИТИСЯ: