Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Железо – самый дешевый и часто используемый металл в мире. В 2016 году в мире произвели 1640 миллионов тонн стали. В 22 раза больше, чем алюминия, занимающего второе место. Последние 170 лет производство железа каждый год увеличивалось на 5–10 %. Железо и сталь нужны нам для зданий, мостов, рельсов, кораблей, поездов, автобусов, автомобилей, опор линий электропередач и гидроэлектростанций. Железо – важнейший компонент самых значимых элементов нашей инфраструктуры. Мы с вами – люди железного века.

Представьте, что железо кончилось. Последствия окажутся катастрофическими. Где-то мы, разумеется, заменим железо другими материалами. Иногда они будут лучше железа, поскольку нам понадобится что-то полегче, как алюминий, лучше проводит электричество, как медь, – или то, что, оказавшись в человеческом теле, не заржавеет, например титан. В других ситуациях мы заменим железо неметаллами. Мост можно построить из дерева, а не из стали. А лодки изготовить из стеклопластика и пластмассы. Ножи – из керамических материалов. Хотя мы и смогли бы произвести столько всего из других материалов, мы бы даже и близко не подошли к тому, чтобы заменить все железо другими материалами, параллельно поддерживая функционирование сегодняшнего общества.

Трудно точно сказать, сколько различных химических элементов мы сможем добыть в будущем. Самые точные из имеющихся в нашем распоряжении цифр называются запасами. В их основе лежат данные – их обязаны раскрывать все горнодобывающие компании – о том, сколько, согласно имеющейся в их распоряжении информации, они смогут добыть на своих рудниках.

Бывает, в новостях сообщают, что какого-то химического элемента нам хватит на 5 лет, а еще какого-то – на 20. Эти цифры вы получите, сложив все задокументированные запасы определенного химического элемента и разделив сумму на ежегодную добычу в данный момент времени. Получившаяся цифра скажет нам, сколько пройдет лет, прежде чем мы используем все запасы этого элемента. На сегодняшний день опубликованные данные по запасам железа – 83 миллиарда тонн, в то время как каждый год из шахт добывают 2,9 миллиарда тонн. Значит, если мы будем добывать столько же, сколько сегодня, запасы мы израсходуем, прежде чем пройдет 28 лет^[99]. А если мы станем наращивать производство, запасы кончатся еще быстрее.

Если бы реальность и в самом деле была таковой, нам действительно пришлось бы туго. Но это не так. На самом деле срок жизни запасов железа уже долгое время довольно стабилен. 50 лет назад запасов тоже оставалось лишь на несколько десятилетий. То же самое касается других металлов. Между 1980 и 2011 годами меди нам все время хватало на 30 лет, никеля – на 60, хотя за этот период добыча обоих металлов удвоилась.

Причина довольно проста: запасы сообщают о том, сколько горнодобывающие компании, по имеющейся информации, точно добудут с определенной территории. О еще не обнаруженных нами месторождениях они не говорят ничего. Так как запасы – элемент оценки горнодобывающей компании, им приходится проходить дорогостоящий процесс: проводить геологические исследования, экспериментальное бурение, получать авторизацию и сертификаты, чтобы месторождения можно было классифицировать как запасы. Для горнодобывающих компаний важно задокументировать достаточно запасов, чтобы обеспечить инвестиции, необходимые для начала или продолжения добычи, однако больше им на самом деле не нужно. Поэтому нет смысла документировать запасы на многие столетия для будущего использования, хотя их существование вполне очевидно.

В том случае, если вследствие технологического развития появится новая крупная область применения для какого-либо элемента или в одной из основных стран-поставщиков начнется война, по отношению к производству объем запасов уменьшится, а рассчитанный срок жизни укоротится. Вот признак того, что нас ждет нехватка этого элемента, а цены вырастут. При перспективе роста цен горнодобывающие компании решат потратить больше ресурсов на поиск и классификацию новых запасов. Таким образом, то, что на первый взгляд кажется прекращением поставок, приведет к новым находкам и росту запасов.

Когда цены растут, уже известные месторождения также могут перейти в категорию запасов. Дело в том, что запасы охватывают лишь те месторождения, добыча на которых экономически выгодна. При высоких ценах у горнодобывающих компаний появляются средства копать глубже, перерабатывать больше породы и пользоваться более дорогими и сложными методами обогащения.