Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - [46]

Сооружений для ветровой энергетики можно строить побольше[260]. На Земле дуют сильные ветры – и на открытых пространствах, и в горах, и на побережье, и в открытом море. В последние годы ветрогенераторы (часто мы зовем их мельницами или ветряками) увеличиваются в размерах и работают все эффективнее. Их развитие набрало ход в 1970-е годы, когда нефтяной кризис дал толчок к развитию альтернативных источников энергии. При желании всю энергию, необходимую Норвегии, мы могли бы производить с помощью ветровых турбин[261]. Без ископаемого топлива нам хватило бы электричества на все наши автомобили, грузовой транспорт и промышленность, но пришлось бы застроить ветрогенераторами, подъездными дорогами и линиями электропередач все те уголки природы, которые мы так любим. До сегодняшнего времени строительство ветрогенераторов сталкивалось с мощным сопротивлением местных жителей[262].

В то время как гидроэнергетика возвращает количество энергии, в сто раз превышающее затраченную, для ветра этот показатель держится в районе 20[263]. Он зависит от того, сколько энергии понадобится для строительства ветрогенератора, сколько потребуется на его обслуживание и как долго он прослужит без замены. Ожидаемый срок службы современных ветрогенераторов – 20–30 лет, а кроме того, его можно усовершенствовать и продлить его жизнь на 15 лет. Для сравнения: срок службы и угольной, и атомной электростанции составляет от 30 до 50 лет. Обществу, живущему на энергии ветра, замена потребуется чаще, чем обществу, которое живет на ископаемом топливе, но работа и расходы будут распределены по времени.

Для ветрогенератора нужны бетон и сталь. Чтобы придать стали дополнительную прочность, в нее добавляют молибден и покрывают цинком, чтобы она не ржавела. Линии электропередач изготавливают из алюминия и меди. Лопасти необходимо делать из прочного, но легкого материала, обычно это пластик, армированный стекловолокном, а в центре – пенопласт или бальзовое дерево. Лопасти крепят сталью к машинному отделению, центральной части генератора, где движение преобразуется в электричество. Здесь находятся мощные магниты, которые в лучших современных турбинах делают из сплава железа, бора и неодима – одного из 17 химических элементов, которые получили название «редкоземельные»[264].

Редкоземельные элементы

В реальности редкоземельные элементы встречаются в земной коре не так уж редко[265]. Так как мало какие геологические процессы эффективно их собирают, добыть их зачастую трудно. У неодима и его братишек – самария, гадолиния, диспрозия и празеодима – электроны расположены так, что эти элементы бесценны для магнитов и других электронных компонентов. Никому не удалось обнаружить другие химические элементы, работающие столь же качественно.

Руда с редкоземельными элементами, как правило, содержит смесь нескольких из них, а с химической точки зрения они ведут себя абсолютно одинаково. Поэтому необходимо много воды, химикатов и труда, чтобы отделить их друг от друга. То же самое касается и переработки, поскольку эти химические элементы всегда применяются в сплавах, обычно в маленьких количествах по сравнению с остальными составляющими. Например, по всей вероятности, вы обнаружите неодим в динамике вашего мобильного телефона[266]. Этот химический элемент придется отделить примерно от 60 других, чтобы использовать уже в других целях. Задача непростая, но технологии добычи и отделения редкоземельных элементов дешевым и безопасным способом постоянно развиваются.

Если в мире начнется активное строительство ветрогенераторов, увеличится нагрузка на поставки неодима и родственных ему элементов[267]. На сегодняшний день в производстве редкоземельных элементов полностью доминирует Китай. У Бразилии – вторые по величине в мире доказанные запасы, однако страна еще не развернула сколько-нибудь масштабную добычу[268]. Если эти критически важные элементы будут производить лишь несколько стран, могут возникнуть проблемы.

Под плоскими и плодородными сельскохозяйственными угодьями Улефосса в Телемарке находится, вероятно, крупнейшее в Европе месторождение редкоземельных элементов[269]. Комплекс Фен (такое он носит название) имеет особую с точки зрения геологии историю. Это одно из немногих в мире мест, где вулканы выбросили на поверхность лаву с высоким содержанием углерода. Как правило, когда лава добирается до поверхности, углерод из породы исчезает. Поэтому в вулканической породе по большей части содержатся кремний и кислород. Содержащая углерод лава образуется тогда, когда расплавленная порода на большой скорости пробивается от магмы до поверхности Земли. Это случилось примерно 580 миллионов лет назад под той территорией, где сегодня расположен Телемарк. По пути наверх теплая, содержащая углерод жидкость промыла покрывшуюся трещинами земную кору и забрала ряд химических элементов, среди которых и редкоземельные, сейчас столь высоко ценящиеся[270]. Сегодня комплекс Фен изучают с целью выяснить, можно ли добыть эти ресурсы – и если да, то как именно. Возможно, в ближайшем будущем неодим из Телемарка окажется в ветрогенераторах по всему миру?