Опасные шахтные стоки предлагают использовать как сырьё для производства хлорида железа

Учёные из Университета Хериот-Уотта и Университета Южной Африки представили технологию, способную превращать один из наиболее опасных побочных продуктов горнодобывающей промышленности — кислотный дренаж шахт — в химическое сырьё, применяемое при очистке питьевой воды. Разработка была представлена на конференции Международной ассоциации по шахтным водам IMWA-2025 и уже вызывает интерес у специалистов, работающих с загрязнёнными территориями и старыми хвостохранилищами.

Кислотный дренаж шахт (AMD) образуется при контакте горных пород с воздухом и водой. В результате запускается серия химических реакций, в ходе которых в водоёмы попадают высокие концентрации растворённых металлов — железа, алюминия, марганца и других элементов. Такая вода способна разрушать трубы, мосты, инфраструктуру, губить рыбу, планктон и растительность. В ряде регионов мира AMD делает целые реки непригодными для питья.

Команда исследователей из Эдинбурга и Йоханнесбурга подошла к проблеме иначе — не как к источнику экологического ущерба, а как к ресурсу. Удалённое из шахтных вод железо в форме Fe(III) учёные предложили превращать в хлорид железа(III) — реагент, широко применяемый в процессах осветления и очистки воды. В лабораторных испытаниях флокулянт, полученный непосредственно из AMD, обеспечил свыше 99% удаления металлов, включая алюминий, железо и хром, при обработке речной воды. В итоге качество очищенной воды соответствовало южноафриканским нормативам питьевой воды, что подтверждено аккредитованной лабораторией по SANAS/ISO/IEC 17025.

Профессор Вхахангвеле Масинди, комментируя результаты, отметил, что активные и заброшенные угольные и золотодобывающие предприятия Южной Африки сбрасывают около 400 млн литров кислых шахтных вод ежедневно, и это «демонстрирует жизнеспособность использования этого потока как вторичного источника полезных компонентов». По его словам, такая переработка вписывается в модель циркулярной экономики: отходы переходят в категорию востребованного продукта, одновременно уменьшая экологическую нагрузку на регионы добычи.

В рамках исследования образцы воды были собраны на действующей угольной шахте в Мпумаланге. Для выделения железа использовали наночастицы оксида магния, полученные путём кальцинации местных магнезитовых минералов. После осаждения железа его переводили в раствор хлорида железа с помощью соляной кислоты. По мнению исследователей, такую схему можно адаптировать под различные типы загрязнённых вод и применить в промышленных масштабах.

Доктор Спирос Фотинис отметил, что команда стремилась показать практическую осуществимость очистки даже «крайне загрязнённых» шахтных вод. Учёный подчеркнул, что подход может стать низкоуглеродной альтернативой энергоёмким методам очистки, применяемым сегодня в горнодобывающей отрасли, и помочь регионам, которые десятилетиями сталкиваются с последствиями промышленной добычи.

Учёные ожидают, что следующим этапом станут пилотные проекты в сельских и пригородных районах Южной Африки, испытывающих водный дефицит. Разработчики считают, что технология способна снизить зависимость местных сообществ от дорогостоящих систем водоподготовки, а также применима в странах, где историческое наследие добычи создаёт долговременное загрязнение.

Мамиле Белина Махлохла подчеркнула, что изменение климата усиливает давление на водные ресурсы, и водному сектору приходится искать устойчивые решения сразу по нескольким направлениям. Исследовательница добавила, что параллельно ведутся работы по возврату питательных веществ и чистой воды из сточных вод, и новая технология может стать частью комплексного подхода к управлению дефицитными ресурсами.