Примерное время чтения: 13 мин.
Кобальт — металл, незаменимый в современной технологической индустрии. Это серебристо-белый блестящий металл с легким голубоватым оттенком. В древности кобальт был известен под названием «кобольд» (от нем. «Kobold» — домовой, гном), поскольку руды кобальта часто встречались вместе с другими ценными металлами, но при их выплавке выделялись ядовитые мышьяковые испарения, а сам кобальт не удавалось получить, что приписывалось проказам злых духов.
Он широко распространён в природе и всегда встречается в сочетании с никелем и обычно с мышьяком. Наиболее важными минералами, содержащими кобальт, являются смальтит (CoAs2) и кобальтит (CoAsS). Однако основными техническими источниками кобальта являются остатки, называемые «спеисс», которые получают при выплавке мышьяковых руд никеля, меди и свинца.
Кобальт — металл, который является ключевым элементом для перехода к низкоуглеродной экономике, находя применение в литий-ионных аккумуляторах электромобилей и портативной электроники (составляющих основную долю потребления), а также в суперсплавах, магнитах, катализаторах и пигментах. По мере того как многие страны переходят на возобновляемые источники энергии, спрос на эти аккумуляторы как никогда высок.
Согласно официальному отчёту Всемирного экономического форума, к 2030 году мировой спрос на кобальт вырастет в четыре раза, в основном благодаря широкому распространению электромобилей. Однако за этой технологической ценностью скрывается сложная и порой тяжелая экологическая цена, обусловленная всем жизненным циклом элемента — от добычи до утилизации.
Мировая добыча кобальта достигла 200 тысяч тонн в 2023 году. Ключевая роль на мировом рынке принадлежит Демократической Республике Конго (ДРК), поставляющей преимущественно оксиды и гидроксиды кобальта. Именно здесь, в так называемом Медном поясе, сосредоточена основная часть мировой добычи, и экологическая цена этого процесса особенно высока.
Примечательно, что 15-30% кобальта в ДРК добывается на «кустарных шахтах», где тысячи шахтёров-фрилансеров работают в нечеловеческих и унизительных условиях всего за несколько долларов в день. Ландшафт вокруг шахт описывается как «апокалиптический», с токсичными озерами и реками, краснеющими от химикатов, а целые деревни поглощаются расширяющимися рудниками, оставляя за собой лишь опустошение.
Также значительную роль в мировой добыче играют Индонезия, стремительно наращивающая производство до 17 тысяч тонн благодаря технологии HPAL, Австралия, Мадагаскар, Филиппины, Куба и Новая Каледония, добывающие кобальт попутно с никелем.
В России, занимающей четвертое место в мире по балансовым запасам металла (более 1,5 миллиона тонн), добыча кобальта в 2023 году составила почти 11,5 тысяч тонн. Основной вклад в неё традиционно вносят месторождения Норильского промышленного района. Несмотря на то, что кобальт в России относится к первой группе полезных ископаемых и его запасов достаточно для обеспечения любых потребностей отечественной экономики, геологоразведочные работы на этот ценный металл идут активно.
В основном в геологоразведку инвестирует бизнес: за последние два года компании вложили в этот процесс почти 3,8 миллиарда рублей, а на 2025 год запланировано еще 2,833 миллиарда рублей. Основные регионы интереса бизнеса — Красноярский и Камчатский края, а также Амурская область, где готовятся к запуску новые крупные объекты с потенциалом прироста добычи до 8,6 тысячи тонн в год.
Интенсивное расширение добычи кобальта, как в мире, так и в России, неизбежно усиливает экологическую нагрузку. Кобальт добывается как открытым, так и подземным способом. При открытой добыче снимается верхний слой почвы или горной породы для доступа к минералам, а при подземной — роются туннели и шахты. Открытая добыча кобальта неизбежно приводит к масштабному изменению ландшафта: вырубке лесов, эрозии почв, нарушению гидрологического режима и потере биоразнообразия. Для извлечения кобальта из руды требуется значительное количество воды, что способствует истощению водных ресурсов в регионах добычи, усугубляя проблему водного дефицита.
Особую опасность представляют огромные объемы отвалов пустой породы и хвостов, в которых постоянно происходят химические реакции, генерирующие кислые шахтные дренажи и загрязняющие почву и подземные воды при контакте с воздухом и водой. Эти стоки, насыщенные кобальтом и другими токсичными тяжелыми металлами (медь, никель, свинец, цинк, кадмий), загрязняют реки и грунтовые воды. Водные экосистемы страдают от увеличения кислотности и концентрации тяжелых металлов, что приводит к гибели рыбы и других водных организмов, делая водоемы непригодными для жизни и потребления.
Например, в исследованиях в регионе Медного пояса (ДРК и Замбия) зафиксированы уровни кобальта в воде до 1000 мкг/л, что в сотни раз превышает рекомендованные ВОЗ значения для питьевой воды (2 мкг/л). Тематическое исследование, проведенное в Касуло, городском районе города Колвези, расположенного в сердце конголезского горнодобывающего месторождения, показало, что обнаружение кобальтовой руды под одним из домов быстро превратило весь район в зону кустарной шахты. Дома перемежались с десятками шахт, где сотни старателей добывали кобальт, а местные жители продолжали жить поблизости без соблюдения мер предосторожности.
Почвы вблизи кобальтовых рудников могут содержать тысячи мг кобальта на килограмм, тогда как обычный фон составляет 1-50 мг/кг. Переработка руды, требующая значительных затрат энергии и использования агрессивных химических реагентов, также приводит к выбросам парниковых газов, загрязнению воздуха пылью, содержащей тяжелые металлы (в том числе уран), и диоксидом серы от плавильных производств, что усугубляет и без того тяжелую ситуацию с загрязнением окружающей среды в горнодобывающих регионах.
Хотя при добыче лития и кобальта выделяется гораздо меньше углекислого газа, чем при добыче ископаемого топлива, она всё равно оказывает значительное воздействие на окружающую среду. По оценкам, добыча ископаемого топлива ежегодно приводит к выбросу около 34 миллиардов тонн эквивалента углекислого газа (CO2) по всему миру.
На этапе утилизации продуктов, содержащих кобальт, прежде всего отработанных литий-ионных аккумуляторов, возникают новые экологические вызовы. При попадании на свалки компоненты батарей, включая кобальт, могут выщелачиваться в почву и воду, создавая долгосрочную угрозу загрязнения окружающей среды.
Однако переработка кобальта является значительно более экологически чистым процессом по сравнению с его первичной добычей. Рециркуляция кобальта требует до 70% меньше энергии и значительно сокращает потребление воды, а также минимизирует образование отходов и токсичных стоков, характерных для горнодобывающей промышленности. Эффективные и экономически выгодные технологии переработки кобальтсодержащих отходов активно разрабатываются, и современные методы позволяют восстанавливать до 95% кобальта из батарей.
Однако их масштабирование и широкое внедрение остаются критически важной задачей для устойчивого развития, поскольку текущий объем переработанного кобальта не может полностью удовлетворить растущий мировой спрос. Переработка этих перезаряжаемых устройств может стать важным решением для снижения глобальной зависимости от добычи полезных ископаемых, а также для уменьшения затрат потребителей и сокращения воздействия электронных отходов на окружающую среду.
Например, компания Redwood Materials, основанная бывшим техническим директором Tesla, специализируется на извлечении таких материалов, как кобальт, литий, медь и никель из отработанных аккумуляторов для их повторного использования. По прогнозам Redwood Materials, они будут производить достаточно переработанных материалов для одного миллиона электромобилей в год.
Экологические эффекты кобальта многообразны. В высоких концентрациях он токсичен для водной флоры и фауны, нарушает метаболические процессы у растений и животных, способен к биоаккумуляции, накапливаясь в пищевых цепях. Например, избыток кобальта может ингибировать рост растений, влиять на фотосинтез и снижать урожайность. Для водных организмов он способен вызывать мутации, репродуктивные нарушения и смертность.
Воздействие на человека, особенно на работников горнодобывающей и перерабатывающей промышленности, проявляется в виде «кобальтовой болезни легких» (тяжелого фиброза легких) при вдыхании пыли, которая содержит кобальт и другие металлы, в том числе уран. Контактные дерматиты, а в высоких дозах — кардиотоксичность, также являются известными последствиями. Хроническое воздействие может приводить к неврологическим нарушениям.
Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует соединения кобальта как возможные канцерогены для человека (Группа 2B), а также есть данные о потенциальном генотоксическом (Генотоксичность — способность химической продукции оказывать вредное воздействие на наследственность, влиять на целостность генетического клеточного материала — изменять структуру, информационное содержание или сегрегацию дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а также повреждать ДНК, вмешиваясь в нормальные процессы воспроизводства) и эндокринно-разрушающем действии.
Исследования выявляют повышенные уровни кобальта в биологических образцах (волосы, моча, кровь) у жителей, проживающих вблизи горнодобывающих районов, что подтверждает общую картину загрязнения окружающей среды, которая, по сообщениям, приводит к росту респираторных заболеваний и других серьезных проблем со здоровьем, включая подозрения на увеличение числа врожденных дефектов. Особенно острой является проблема детской смертности — как прямое следствие негативного влияния загрязненной окружающей среды и голода.
Согласно докладам ЮНИСЕФ, в 2019 году около 40 тысяч детей в Конго работали на шахтах по добыче кобальта, подвергаясь серьезному риску для здоровья, включая хронические респираторные заболевания, нарушения развития и даже смерть от несчастных случаев или отравлений. Помимо детского труда, проблемы с правами человека включают в себя принудительный труд, отсутствие адекватной защиты труда, несправедливую оплату, незаконные выселения и насилие, что является частью разрушительного социального и этического следа этой индустрии.
На фоне этих проблем с воздействием кобальта на окружающую среду и нарушением прав человека несколько крупных компаний ищут альтернативы и более ответственные подходы. Apple и Tesla, например, обязались сократить использование кобальта или закупать его у более ответственных производителей. Автопроизводитель BMW с 2020 года закупает кобальт для своих электромобилей в Марокко и Австралии. Хотя Tesla сократила среднее потребление кобальта более чем на 60% и теперь использует аккумуляторы без кобальта в некоторых новых моделях, компания также заключила долгосрочное соглашение с Glencore на поставку 6 тысяч тонн кобальта из ДРК в год. Это подчеркивает, что конголезский кобальт продолжает оставаться важнейшим ресурсом для производителей аккумуляторов, несмотря на усилия по сокращению потребления.
Таким образом, несмотря на свою стратегическую важность для современного мира, кобальт несет с собой серьезные экологические и медико-биологические риски на всех этапах своего жизненного цикла. Минимизация этих рисков требует комплексного подхода: совершенствования технологий добычи и переработки для снижения воздействия на природные экосистемы.
Москва
