Из яда — в ресурс: новая технология очистки мышьяка

Учёные из Геологической службы Дании и Гренландии предложили новую двухэтапную технологию, благодаря которой опасное соединение мышьяка, извлеченное из загрязнённых подземных вод, можно превращать в полезное сырьё для электронной и энергетической промышленности.

Мышьяк — естественный компонент земной коры, но в неорганической форме он является крайне токсичным. По данным исследования, долгосрочное воздействие высоких концентраций неорганического мышьяка повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и рака мочевого пузыря и лёгких. Он представляет собой серьёзную глобальную проблему: встречается в грунтовых и питьевых водах по всему миру.

Традиционные методы очистки подземных вод от мышьяка действительно позволяют снизить концентрацию токсина, но создают значительную проблему: остаётся шлам, насыщенный мышьяком, который требует дорогостоящей и сложной утилизации и сам по себе представляет риск для здоровья и окружающей среды. В опубликованной в журнале Science Advances статье авторы детально описали новый метод переработки опасного отхода.

Первым шагом технологии является промывка мышьяковосодержащего шлама сильным щелочным раствором, который разрушает химические связи между мышьяком, фосфатами и добавленными ранее оксидами железа. В результате этого процесса мышьяк и фосфат переходят в раствор. Далее раствор нагревается, в него добавляют распространённое и безопасное химическое соединение тиуроа-дисульфоксид. В ходе этой реакции мышьяк превращается в чистые металлические наночастицы. После этого фосфаты извлекают отдельно с помощью обработки раствора кальцием.

Авторы исследования отмечают, что «эта работа может запустить ранее немыслимый сценарий, при котором тот же самый загрязнитель, ставший причиной “крупнейшего массового отравления в истории человечества”, будет преобразован в товар, приносящий экономическое благо местным сообществам».

Тем не менее технология пока находится на лабораторной стадии, и основная трудность — переход к промышленному масштабу. Авторы подчёркивают, что требуется разработать оптимальные и экономически эффективные способы управления — включая переработку и повторное использование химикатов, чтобы местные очистные установки не были вынуждены закупать всё новые реагенты.

Перспективно то, что металлический мышьяк рассматривается как критически важный сырьевой материал (CRM) для США и Европы, поскольку он востребован в производстве полупроводников и технологий чистой энергии. Если предложенная технология будет масштабирована и внедрена, это может снизить экологическое воздействие очистных сооружений, превратив опасный отход в ресурс, и одновременно снизить стоимость утилизации токсичных остатков.

В целом предлагаемая технология открывает новую возможность взгляда на проблему загрязнения мышьяком: не только как на риск для здоровья и окружающей среды, но и как на потенциальный источник экономической ценности. Как отмечают авторы, если все этапы будут отработаны, местные сообщества смогут получить доступ к “готовым рынкам” для извлечённого мышьяка.

Стоит подчеркнуть, что пока внедрение остаётся задачей будущего: необходимо подтвердить, что масштабирование будет безопасным, рентабельным и устойчивым с экологической точки зрения. Любые технологические новшества такого рода требуют тщательного анализа полной цепочки — от извлечения до конечного использования — чтобы не возникли новые риски для здоровья людей или окружающей среды.