Калифорнийская компания Magrathea запустила новый электролизер, способный производить магниевый металл непосредственно из морской воды. Эта технология обладает потенциалом для производства материала, широко используемого в автомобилестроении и оборонном секторе, с нулевыми выбросами парниковых газов.
Магний является чрезвычайно легким металлом. Его применяют для изготовления комплектующих автомобилей и самолетов, а также в алюминиевых сплавах, которые идут на нужды автопрома. Кроме того, этот металл важен для оборонной промышленности и различных отраслей, включая производство стали и титана.
На сегодняшний день Китай доминирует в мировом производстве магния, причем наиболее распространенный метод сопряжен со значительными выбросами, усугубляющими климатические изменения. Если Magrathea сможет масштабировать свою разработку, она сможет предложить альтернативный источник этого металла и помочь «озеленить» отрасли, от него зависящие, включая автомобилестроение.
Ключевым элементом в процессе Magrathea является электролизер — устройство, использующее электричество для расщепления материала на составляющие элементы. Использование электролиза для получения магния не ново, но подход Magrathea представляет собой значительную модернизацию. «Мы действительно обновили его и вывели в 21-й век», — заявляет Алекс Грант, соучредитель и генеральный директор Magrathea.
Весь процесс начинается с соленой воды. Магний содержится в небольших количествах в морской воде, а также в соленых озерах и грунтовых водах. (В морской воде концентрация составляет около 1300 частей на миллион, то есть магний составляет примерно 0,1% веса морской воды). Если взять эту воду или рассол, очистить его, сконцентрировать и высушить, получается твердая соль — хлорид магния.
Magrathea берет эту соль (которую она в настоящее время закупает у Cargill) и помещает ее в электролизер. Устройство нагревается примерно до 700 °C (почти 1300 °F), и через расплавленную соль пропускают электрический ток, чтобы отделить магний от хлора, в результате чего образуется металлический магний.
Обычно работа электролизера в этом процессе требует стабильного источника электроэнергии. Температуру поддерживают на уровне, едва достаточном для сохранения соли в расплавленном состоянии. Если соль остынет слишком сильно, она затвердеет, что нарушит процесс и может повредить оборудование. Излишний нагрев — это просто лишняя трата энергии.
Подход Magrathea обеспечивает технологическую гибкость. Компания эксплуатирует свой электролизер примерно на 100 °C выше температуры, необходимой для поддержания жидкости в расплаве. Затем этот избыточный жар используется изобретательно, в том числе для сушки магниевой соли, поступающей в реактор. Эта предварительная подготовка может осуществляться прерывисто, что позволяет компании потреблять электричество тогда, когда оно дешевле или когда доступно больше возобновляемой энергии, снижая затраты и выбросы. Кроме того, в процессе образуется побочный продукт — оксид магния, который можно использовать для улавливания диоксида углерода из атмосферы, помогая компенсировать оставшиеся выбросы углерода.
Результатом может стать процесс производства с нулевым чистым выбросом, согласно независимому анализу жизненного цикла, завершенному в январе. Хотя на начальном этапе достичь этого идеала будет сложно, потенциал для создания процесса, гораздо более дружественного к климату, чем существующие в отрасли, очевиден, отмечает Грант.
Выход на рынок производства магния не будет простым делом, считает Саймон Джовитт, директор Бюро по добыче полезных ископаемых штата Невада и Центра исследований геологии экономики Университета Невада в Рино.
По данным Геологической службы США, по состоянию на 2024 год Китай производит около 95% мировых поставок. Это доминирующее положение позволяет китайским компаниям наводнять рынок дешевым металлом, что затрудняет конкуренцию для других игроков. «Экономика всего этого неопределенна», — признает Джовитт.
В США действуют некоторые протекционистские меры, включая антидемпинговые пошлины, но новые участники рынка, предлагающие альтернативные технологии, все равно могут столкнуться с препятствиями. Компания US Magnesium, базирующаяся в Юте, была единственным производителем магния в США в последние годы, но она прекратила производство в 2022 году из-за отказов оборудования и наличия проблем с экологией в прошлом.
Magrathea планирует начать строительство демонстрационной установки в Юте в конце 2025 или начале 2026 года. Ее мощность составит около 1000 тонн в год, а запуск ожидается в 2027 году. В феврале компания объявила, что подписала соглашение с крупным автопроизводителем, хотя и отказалась назвать его имя в официальном сообщении. Автопроизводитель предварительно закупил материал с демонстрационной установки для использования в своих существующих продуктах.
После запуска демонстрационной установки следующим шагом станет строительство коммерческого завода с более высокой мощностью — около 50 000 тонн в год.
