アメリカの研究者たちは、海水採鉱技術の開発を始めました。彼らは、海水のわずか0.1%に人類の未来50,000年の需要を満たすのに十分な重要な鉱物が含まれていると推定しています。太平洋北西国立研究所（PNNL）の科学者たちは、世界の海洋にはリチウム、マグネシウム、マンガン、コバルト、希土類元素など、電子製品やクリーンエネルギーに必要な重要な鉱物の潜在的な埋蔵量が含まれていると考えています。現在、このチームはアメリカ合衆国エネルギー省の水力発電および水動力オフィスの支援を受けて、海水からこれらの材料を抽出する方法に取り組んでいます。
この構想は新しいものではありません。第二次世界大戦中、アメリカは海洋から大量のマグネシウムを生産しましたが、1990年代には輸入に依存するようになりました。PNNLの化学海洋学者、ジェシカ・クロス（Jessica Cross）は、「海水のわずか0.1%にマグネシウムやリチウムなどの十分な重要鉱物が含まれている場合、これらの資源を完全に抽出できれば、人類の50,000年またはそれ以上の需要を満たすことができる」と指摘しています。
海水採鉱技術が重要鉱物供給チェーンを変える
広範な水中埋蔵量を持つ化学者、チンマイ・スバン（Chinmayee Subban）は、海水から重要鉱物を抽出する最大の障害はその極めて低い濃度であると述べています。マグネシウムは比較的豊富ですが、リチウムやニッケルの含有量ははるかに少ないです。これは、エンジニアがこれらの鉱物を抽出するために大量の水を扱わなければならないことを意味します。たとえば、標準的なオリンピックサイズのプールには約600,000ガロン（2.3百万リットル）の海水があり、その中には約6,570ポンド（2,980キログラム）のマグネシウムが含まれていますが、リチウムはわずか0.93ポンド（0.42キログラム）、ニッケルは約0.002ポンド（0.00095キログラム）しか含まれていません。
スバンは次のように説明しています。「海水の最大の利点は、その化学成分が世界中で比較的標準化されていることです。これは、特定の場所のために技術を開発し、迅速に多くの異なる場所に拡張できることを意味します。」
この課題に対処するために、チームは共流反応器を開発しました。これは、海水と水酸化ナトリウムを持続的に接触させることができます。2つの液体が交わる場所で、高純度の水酸化マグネシウムが形成され、収集可能です。このプロセスは、いくつかの化学処理段階を省略し、水酸化マグネシウムで停止します。これは、アメリカのさまざまな産業で広く使用されている材料で、現在は大量に輸入されています。研究者たちは、このモジュール式システムが既存の海水淡水化プラントの隣に設置できることを示しています。インフラ分析によると、この技術をカリフォルニア州カルスバッドの海水淡水化施設と組み合わせることで、完全回収ができれば、毎日1.16百万ポンド（524,000キログラム）の水酸化マグネシウムを生産でき、これは現在の全国の使用量の3倍以上です。
同時に、チームは鉱物回収プロセスで生成される副産物の利用も探求しています。マグネシウムの抽出後、濃縮された塩水は双極膜電浸析（BPMED）で処理されます。このプロセスは、さらなる処理に必要な酸と塩基の化学物質を生成します。研究チームは、この酸がオリビンからニッケルを抽出する際に商業的に利用可能な塩酸を超える効果を持つことを示しました。実験室でのテストでは、BPMED由来の酸のニッケル浸出効率は従来の酸よりも37%高いことが示されています。双極膜電浸析では、海水が装置を通じてポンプで送られ、電力を利用して水を分解し、酸を除去します。
残りの副産物は海洋養殖を支援することもできます。「特定の重要な材料は、海藻中の濃度が周囲の海水よりも100万倍高い」とPNNLの海洋研究所の植物学者、スコット・エドモンドソン（Scott Edmundson）はニュースリリースでまとめています。初期の研究でも、BPMEDプロセス中に生成されるわずかに酸性の海水が藻類の成長を促進することが示されています。将来的なシステムは、鉱物を回収しながら化学物質、燃料、肥料、バイオマスを生産できる可能性があります。この技術は依然として工学的およびコストの課題に直面していますが、研究者たちはこの方法が国内でより持続可能な重要鉱物供給を創出できると確信しています。