הבהלה לפסולת עירונית

מצבור ענק של מתכות יקרות קבור ממש מתחת לאפנו. האם כורי העתיד ימצאו את עושרם מתחת לרחובות הערים?
X זמן קריאה משוער: 10 דקות

כשמאטס אקלונד הולך לחפש מתכות, הוא שם את נפשו בכפו. אבל הסכנות אינן מים גועשים או דובי גריזלי. החששות העיקריים שלו הם מחסנים מטים לנפול והתנועה המוטרפת של שעת השיא. אקלונד הוא מהנדס סביבתי באוניברסיטת לינשופינג בשבדיה, ומשתייך לזן חדש של כורי מתכות שמעדיפים לנסוע למרכז העיר מאשר לשממה. המטרה שלהם היא "עַפְרָה עירונית", אספקה נשכחת של מתכות השוכנת בתוך רחובות הערים ומתחתם.

אקלונד בילה כמה שנים באיתור כבלים זנוחים וצנרת אבודה מתחת לכבישים ומדרכות. עבודת השטח שלו מראה שערים רבות מכילות מרבצים של מתכות יקרות הכלואים בתשתית תת-קרקעית שאינה בשימוש. בינתיים, אחרים מוצאים מקורות עשירים יותר ששוכנים או זורמים מתחת לרחובות הערים שלנו, מקורות שעשויים להיות התגשמות חלומותיו של כל כורה. האם תושבי הערים באמת יושבים על אוצר? ואם כן, איפה נמצאים העורקים היקרים ביותר, ואיך נגיע אליהם?

פרופסור מאטס אקלונד

פרופסור מאטס אקלונד

כמובן, שימוש מחודש במתכות ישנות הוא בעצם צורה של מחזור, ואין שום דבר חדש בזה. לפי פליניוס הזקן, נפחים נהגו להפוך פסולת של נחושת וארד לפסלים כבר לפני 2,000 שנה.

אבל ההסתמכות שלנו על מתכות ממוחזרות שונה כיום. בעשור האחרון, פחות או יותר, התרחבות הכלכלות באסיה ודרום אמריקה הביאה את הביקוש לחומרי גלם לשיאים חדשים, אבל בו בזמן, איכותן של מתכות עפרה רבות, כולל נחושת, יורדת, מכיוון שהמקורות העשירים ביותר ממוצים. ישנה עלייה בעלויות של כריית וזיקוק מתכות, ומחזוּר מתכת הפך לציווי כלכלי וסביבתי.

למרות הלחצים האלה, צורות רבות של פסולת מתכת עדיין לא נוצלו, פשוט כי אין דרך קלה לכרות אותן. 30 אחוז מהאלומיניום בעולם אינו ממוחזר, וגם כמעט 50 אחוז מהנחושת. המתכות האלה מנוצלות בתעשיות היי-טק, ובמיוחד באלקטרוניקה, שבה החומרים לרוב מפוזרים היטב. הדבר מקשה מבחינה טכנית על שִׁיּוּב (הכנה לשימוש חוזר) של מתכות משומשות. יותר מ-300 טון של זהב ו-7,000 טון של כסף מנוצלים בתעשיית מוצרי האלקטרוניקה מדי שנה, אבל רק 15 אחוזים מכל אחד מהחומרים האלה עוברים שיוב. ולכן, פח אשפה מלא בפסולת אלקטרונית עשוי להיות עשיר פי 50 במתכות מאשר עפרות כרויות רבות.

חלק גדול מהפסולת האלקטרונית הזו נקבר מחדש במִטְמָנוֹת, ועל כן עולה השאלה: האם הגיע הזמן להתחיל לכרות את האתרים האלה? אף אחד עדיין לא כורה מטמנות בהיקף תעשייתי. כריסטר פורסגרן, המנהל הטכני של חברת המחזור הבינלאומית Stena Metall, אומר שהבעיה היא תערובת החומרים שהאתרים האלה מכילים. בניסוי שנערך, קדחה החברה בורות ניסיון ובדקה את תוכן המתכות במטמנה שבדית. הייתה שם נחושת רבה. הבעיה, אומר פורסגרן, היא שעל מחלצי המתכות לשלם כדי לקבור מחדש את הפסולת הלא רצויה. "אחרת היה משתלם לנו כלכלית לחלץ את המתכות."

בינתיים, ישנם מרבצים נוספים ומשתלמים יותר. טום גריידל, אקולוג תעשייתי מאוניברסיטת ייל, חקר את מה שהוא מכנה מאגרים "רדומים" – מתכות נסתרות, הכלואות בתשתית מיושנת או מפוזרות בסביבה. כמו החומרים הקבורים במטמנות, המתכת הזאת קשה לשיוב, ועד עכשיו לא ניסו אנשים רבים למפות בדיוק את מיקומם של המקורות העשירים ביותר. אבל דבר אחד בטוח, אומר גריידל: בהינתן שהאזורים העירוניים, לרוב, משגשגים יותר וכוללים תשתית רבה יותר מהאזורים הכפריים, סביר להניח שרוב המתכת הרדומה הזו נמצאת בערים. ולכן שם התחילו המחפשים לחטט.

והם כבר מניבים תוצאות, בביבים. סלקו את העלים והעטיפות הישנות, ותמצאו ערך ברפש החום והמזוהם הזה, אם אתם יודעים איך לחלץ אותו. באוניברסיטת ברמינגהם שבאנגליה, אנג'לה מארי ועמיתיה הקימו חברה שנקראת Roads to Riches ומטרתה לשייב את המתכות מקבוצת מתכות הפלטינה (פלטינה, פלדיום ורודיום) מתוך פסולת הרחוב. המתכות האלה מגיעות מממירים קטליטיים שעוזרים לכלי רכב להפחית את הזיהום הנפלט מהאגזוז. כשהמנוע עובד, חלקיקים זעירים נושרים ממנו ונפלטים מהאגזוז. עד 70 אחוז מהמתכות היקרות בממירים האלה עלולים להפוך לאבק דרכים.
מרבצי הפלטינה העשירים ביותר בכדור הארץ, הנכרים בדרום אפריקה, מכילים בין 2 ל-10 חלקים למיליון של פלטינה בעפרה שלהם, אומרת מארי. "הפסולת בביוב מכילה כ-1 למיליון, וקל הרבה יותר לכרות אותה." היא מחשבת שמתכות פלטינה בשווי 64 מיליון פאונד מטואטאות מכבישים בבריטניה מדי שנה ונזרקות.

כדי להשיג את החומרים האלה, מארי ועמיתיה מייבשים ומנפים את אבק הדרכים, ואז משתמשים בתהליך שיוב שהם פיתחו ורשמו כפטנט – שילוב של הפרדה מגנטית, הפרדה אלקטרו-סטאטית וכן הפרדה מבוססת-כבידה. תהליך זה מגדיל את הריכוז של המתכות היקרות באבק ליותר מ-10 חלקים למיליון, אומרת מארי, ולאחר פיתוח טכניקת הכבידה, הצוות מקווה להגיע לרמות של 60 חלקים למיליון, רמה שמאפשרת היתוך.

חלק גדול מהפסולת האלקטרונית נקבר מחדש במִטְמָנוֹת, ועל כן עולה השאלה: האם הגיע הזמן להתחיל לכרות את האתרים האלה?

אחרים פוזלים גם הם לכיוון הפסולת של הרחוב. בינואר, חברה בריטית לטיפול בפסולת, Veolia Environment, התחילה מפעל למחזור פסולת ביוב בוורוויקשייר, שם מפתחים מהנדסיה טכניקות לריכוז המתכות העשירות.

ייתכן שמשתלם לרדוף אחר שבבים של מתכות נדירות ויקרות, אבל בשביל מתכות בסיס, כמו ברזל, נחושת ואלומיניום, נדרשים מרבצים גדולים ונגישים יותר כדי שיהיה כדאי לחלץ אותן. אקלונד חושב שהוא מצא מרבצי רדומים כאלה.
הוא ועמיתיו בילו כמה שנים בחישוב ערך הנחושת, הברזל, הפלדה והאלומיניום שלא נמצאים בשימוש, ושוכנים רדומים מתחת לרחובותיהן של הערים השבדיות. לאחר שנים של פיתוח מאז ימי המהפכה התעשייתית, ושדרוגים טכנולוגיים תכופים, רשתות של מתכות נטושות שוכנות מתחת למרכזים עירוניים. "ראינו כמה רחובות שמלאים כל כך בצינורות וכבלים ישנים עד שהפיתוח שלהם נפגע," אומר אקלונד.

החוקרים מעריכים שיש כ-90,000 טון של נחושת, בשווי 630 מיליון דולר, בכבלי החשמל המושבתים שמתחת לערים שבדיות

הצוות שלו אסף נתונים מחברות שירותים לגבי פריסת הצינורות והכבלים הפעילים בשלוש ערים: גטבורג, לינשופינג ונורשופינג. הם גם סרקו מפות ישנות, החל משנת 1850, במטרה לזהות צינורות וכבלים שאינם פעילים. הם גילו ש-5 אחוזים מהצנרת בלינשופינג אינם פעילים, ושבגטבורג ונורשופינג כמעט 20 אחוזים אינם פעילים. הכמות תלויה בהיסטוריה של העיר, אומר אקלונד. בערים שעברו תקופות ארוכות של תיעוש, ושהפריסה שלהן השתנתה במאה האחרונה, יש סיכוי רב יותר למצוא כמות גדולה של תשתית מתכת מיושנת, הוא אומר.

החוקרים מעריכים שיש כ-90,000 טון של נחושת, בשווי 630 מיליון דולר, בכבלי החשמל המושבתים שמתחת לערים שבדיות. השימוש בפסולת המתכת הזאת במקום בעפרה יניב חיסכון השווה בערכו ל-360,000 טון של דו-תחמוצת הפחמן, מפני שחילוצה דורש פחות אנרגיה מאשר כריית וזיקוק עפרה. אבל סביר להניח שמאגרי הנחושת הרדומים של שבדיה גדולים הרבה יותר – עמיתו של אקלונד, יואקים קרוק, טוען שעשויים להיות אף 400,000 טון מתחת לאדמה ואומר שהמאגר הזה יצמח רבות בשנים הקרובות לאחר הפסקת השימוש ברשתות ישנות.

במקרה של נורשופינג – העיר התעשייתית הגדולה הראשונה של שבדיה – אקלונד ועמיתיו הפכו את הנתונים שלהם למפת אוצר. רוב המתכת נמצאת באזורים תעשייתיים ישנים עם מפעלי כותנה נטושים וקווי זרם ישר ששירתו אותם בעבר, לצד רשתות של קווי חשמלית, צינורות גז וצינורות ניקוז שאינם עוד בשימוש. "באתר בנייה מסוים היו כמעט פי עשרים ושמונה אלומיניום ופי שלושה ברזל רדומים מהממוצע העירוני," אומר אקלונד. הוא מניח שבמקומות עם מורשת תעשייתית עשירה – כמו ערים בריטיות רבות – יותר מרבע מהצנרת והכבלים עשויים לא להיות פעילים. כורים מסוימים מעמיקים אף יותר מתחת לרחובות, ומלכלכים באמת את הידיים. ברנד לוטרמוזר, צייד מתכות מודרני מאוניברסיטת אקזטר שבבריטניה, חוזה לביוב עתיד זהוב.

בשנת 1995, חברה אוסטרלית לחיפוש זהב בשם Echidna Mining, רכשה את הזכויות לכרות מתוך הרפש של ווריבי שבאוסטרליה – מצבור של פסולת ביוב ממלבורן שהולך ומצטבר מאז 1898. דגימות מבחן גילו ריכוזים סבירים של זהב – כחצי מהשיעור הממוצע במרבץ של עפרת זהב. רובו מגיע מפסולת תעשייתית ממרפאות שיניים, תעשיית האלקטרוניקה ויצרני תכשיטים. חלקו מגיע גם ממרפאות שטיפלו בדלקת פרקים ובסרטן. "כמויות קטנות מגיעות משחיקת תכשיטי זהב בזמן שעושים כלים או מקלחת," אומר לוטרמוזר. הבדיקות שלו מראות שאפשר לחלץ זהב, כסף ואבץ מהרפש, בעזרת תהליך הנקרא acid leaching, הנעשה עם סודיום ציאניד. אבל החששות הסביבתיות, בשילוב עם העלויות, עושים את החילוץ מאוד לא משתלם מבחינה כלכלית, אלא אם מדובר במרבצים מרוכזים ביותר.

אבל בפסולת הנכונה ממתין עושר רב. מתקן לטיפול בפסולת במחוז נגאנו ביפן, מחלץ זהב מאז 2009. המתקן ממוקם באזור תעשייתי המאכלס יצרנים רבים של ציוד תעשייתי. ברפש הזורם בצינורות הניקוז שם, יש ריכוז זהב של עד 2.9 קילוגרם לטון, כמעט פי חמישים מאשר עפרות זהב ממוצעות. "במקרה כזה, כמות הזהב המחולצת גוברת על עלות הטיפול בציאניד," אומר לוטרמוזר. "בסופו של דבר הביוב יהפוך למשאב מקובל במקומות רבים, מכיוון שהריכוז בעפרות הזהב ממשיך לרדת."
לכן לוטרמוזר ועמיתיו מחפשים דרכי חילוץ זולות יותר ומזיקות פחות. אחד הריאגנטים (חומרים מגיבים) שהם בוחנים הוא תיאוּריה (thiourea), שמתפרק מהר יותר ומזהם פחות מאשר סודיום ציאניד.

כורים מיקרוסקופים

לא רק הזהב מעלה את קרנה של הפסולת בביוב. בשנת 2009 מדד צוות מאוניברסיטת קרדיף שבוויילס ריכוז של כמעט 200 חלקים למיליארד במתכות מקבוצת הפלטינה שנמצאו ברפש מהעיר ברמינגהם. פסולת מבתי חולים עשירה במיוחד בפלטינה, שנפוצה בתרופות סרטן. האתגר הוא להצליח לרכז אותה בצורה משתלמת כלכלית. מתכות בדרך כלל מחולצות מהעפרה שלהן בעזרת חומצות חזקות או על-ידי המסתן. שני התהליכים יעילים אך מזיקים לסביבה. אורגניזמים חיים עשויים לפתור את הבעיה. Bioleaching, למשל, היא טכניקה שמשתמשת בבקטריה המכרסמת מתכות. הבקטריות זקוקה ליסודות מסוימים למטרות מבניות או כזרזים, ולכן אם תבחרו את הזן הנכון הוא יאסוף תרכובות מתכת בשבילכם.

אנה קקסונן, מה- Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation באוסטרליה, בוחנת דרכים לעודד את הבקטריות האלה לכרסם ערמות של פסולת חשמלית, כדי לשייב מתכות כגון אבץ וניקל. אנג'לה מארי מאוניברסיטת ברמינגהם עוסקת בזה גם כן. היא בוחנת בקטריות בעלות אנזים שמתמקד ביונים של פלטינה וממיר אותם לננו-חלקיקים מתכתיים שמתחברים לפני השטח של הבקטריה. הרעיון הוא שכאשר הבקטריה העמיסה כפי יכולתה, יהיה אפשר לאסוף, לייבש ולטחון אותה כדי ליצור חומר מזרז מוכן לשימוש בצורת אבקה.

ישנם גם צמחים שאוספים מתכות. הלן פרקר ועמיתיה מאוניברסיטת יורק, מתנסים עם "היפר-צבירה" בעזרת צמחים שגודלו באדמה עשירה בפסולת רחוב, ושאפשר לחלץ מהם פלדיום. "בסופו של דבר מתקבל צמח עצוב מאוד, אבל ברגע שטוחנים אותו לאבקה, אפשר להשתמש בו ישירות כחומר מזרז," היא אומרת. בסופו של דבר, צמחים מהונדסים גנטית יוכלו לשאוב מתכות מתוך אדמת פסולת תעשייתית, פסולת רחוב, ואפילו פסולת נוזלית כגון נזילות ממטמנות ורפש של ביוב. מבחינת מתכות בתמיסה, גם אצות הן מקור מבטיח. הן מסוגלות ללכוד בהצלחה זהב, נחושת, ניקל, אבץ ויסודות מקבוצת הפלטינה. "באופן פוטנציאלי, אפשר להשתמש בהן כדי לחלץ מתכות יקרות מזרמי פסולת מסיסה המיוצרת על-ידי מפעלים תעשייתיים ופטרוכימיים," אומרת פרקר.

אבל ייתכן שאתגר גדול יותר הוא חילוץ של צינורות וכבלים בקלות וללא שיבושים, אומר אקלונד. פתרון אחד, מבית היוצר של החברה האוסטרית Kabel-X, הוא טכניקת חילוץ של כבלי תקשורת ללא חפירה, שבמסגרתה מחדירים שמן לתוך הכבלים, בין הציפוי לליבה. כך משמנים את הכבל ומאפשרים למשוך החוצה 400 מטרים של ליבת נחושת במכה אחת. יהיה קל יותר גם לאתר מצבורים אבודים, תודות לטכנולוגיה שפותחה על-ידי צוותים מחמש אוניברסיטאות בריטיות. בפרויקט הזה, שנקרא Mapping the Underworld, נבנתה מערכת רבת-חיישנים המסוגלת לאתר צינורות וכבלים ללא חפירה. באחד מאתרי הניסוי – מפעל לטיהור מים ליד בריסטול – כבר מופתה מערכת צינורות נשכחת מהמאה ה-19.

"בדיקות של דשא הצומח לצד כבישים, מראות שהוא שואב באופן טבעי פלטינה ופלדיום." אם מחירי המתכת ימשיכו לעלות, החברות עשויות עוד להתחרות על הזכויות "לקצור" יסודות יקרים מהדשא שלצד כבישים מהירים

טכנולוגיה כזו עשויה לאפשר בקרוב כרייה עירונית. "מתכות מסוימות, כגון נחושת, שמחירן קפץ פי חמש בשנתיים האחרונות, מתקרבות לנקודת מפנה," אומר אקלונד. "רק כחצי מהמתכות שלקחנו מקרום כדור הארץ נמצאות כיום בשימוש," הוא אומר.
המשאב המבוזבז הזה זוכה ליותר ויותר תשומת לב. סימפוזיון הכרייה העירונית הראשון נערך בשנה שעברה, ובאירופה תומכים עכשיו פוליטיקאים באסטרטגיה של כריית מצבורים בלתי פעילים ברחבי האיחוד האירופי. כמובן שמבחינתם של אנשים מסוימים, גם תשתית פעילה היא מטרה לגיטימית. בבריטניה, למשל, יש גניבות רבות של כבלי איתות של רכבות וצינורות גז ביתיים.

בטווח הארוך, גם כרי דשא מזוהמים לצד כבישים עמוסים עשויים להניב רווח. פלטינה, פלדיום ורודיום נמצאים בקרקע שלצד כבישים, בריכוזים של פי מאה עד אלף מהרגיל, אומר הביו-גיאוכימאי, ולטר ונצל מהאוניברסיטה למשאבי הטבע ומדעי החיים בווינה שבאוסטריה. "ייתכן שאפשר לזהות צמחים שיכולים לחלץ את יסודות קבוצת הפלטינה," הוא אומר. הלן פרקר, כימאית מאוניברסיטת יורק, מסכימה: "בדיקות של דשא הצומח לצד כבישים, מראות שהוא שואב באופן טבעי פלטינה ופלדיום." אם מחירי המתכת ימשיכו לעלות, החברות עשויות עוד להתחרות על הזכויות "לקצור" יסודות יקרים מהדשא שלצד כבישים מהירים.

ומי יודע אילו משאבים נוספים יהיה כדאי לנצל. ישנם סיבים אופטיים המכילים פולימרים של ארמיד כמו קוולאר, שיותר ויותר אנשים מעוניינים למחזר אותם. חברה בשם Teijin ממירה קוולאר משומש לפולימרים חדשים במפעל בהולנד מאז שנת 2008. בהמשך הדרך, גם סיבים אופטיים המרוחים ביסודות נדירים עשויים להפוך לסחורה חמה -מי יודע איזה חלק מהתשתית שלנו יהיה העפרה העירונית החמה של המחר.

קייט רביליוס היא כותבת פרילנס מיורק, אנגליה.

@2013 New Scientist Magazine, Reed Business Information Ltd. All rights reserved. Distributed by Tribune Media Services, Inc

מאמר זה התפרסם באלכסון ב על־ידי קייט רביליוס, New Scientist.


תגובות פייסבוק

תגובה אחת על הבהלה לפסולת עירונית

תודה רבה על המידע, זה מסביר את כל עניין הפופולאריות של עבודות אלומיניום במגוון רחב של תחומים למגזר הפרטי ולמגזר העסקי / תעשייתי. בתור מי שמתעסק בייצור והתקנה של עבודות אלומיניום המידע במאמר הזה בהחלט מעמיק את ההסתכלות על רזי התחום ומעשיר את הידע המקצועי. לדעתי כל מי שמספק עבודות אלומיניום צריך לקרוא את המידע שהבאתם פה.