לפני שאני אענה על השאלה הכימית-הנדסית הזאתי, אני סבור שקודם כל צריך לענות על השאלה הכימית-כלכלית: האם קיים איזשהו סיכוי שתהליך כזה ישתלם כלכלית?
במי הים אכן קיים זהב מומס, והרעיון למצות מתוך מי-הים את הזהב מצית את דימיונם של מדענים ומחפשי התעשרות מהירה כבר מסוף המאה ה-19 (וגם נוכלים רבים). אולם כמה זהב יש באמת במי הים? במדידות שנעשו החל מסוף המאה ה-19 ועד לפני כ-20 שנה מצאו כי ריכוז הזהב המומס במי הים הוא בסביבות ה 10ppb.( ppb הם ראשי התיבות של parts per billion, כלומר 'חלקי מיליארד', או 'מיליארדיות'). מבחינה מעשית המשמעות היא שעל כל טון של מי-ים ישנם כ- 10 מיליגרם של זהב. אולם, בשנת 1990 התפרסם למאמר מדעי (לחצו כאן לתקציר המאמר, באנגלית) שבחן שוב, בהקפדה ייתרה ובאמצעות ציוד אנליטי מודרני את ריכוז הזהב במי-האוקינוסים, והבדיקה מצאה כי ריכוז הזהב הוא כ 50-150fmol לכל ליטר של מי-ים. f- מייצג את המילה femto, כלומר 10-15 !, במעבר ליחידות משקליות (על-ידי הכפלת הריכוז במולים במסה המולרית של זהב, 179 גרם למול). מגלה שריכוז הזהב הוא בעצם רק כ-10-11 גרם לליטר, או 0.01ppt (כלומר 0.01 חלקי טריליון). פי 1000-1,000,000 פחות ממה שחשבו עד אז!
גוש של זהב גולמי. תמונה באדיבות ויקיפדיה
המאמר טוען שבגלל שמדובר בכמויות קטנות כל-כך, מספיק זיהום זעיר ובלתי נראה כדי להטות את כל המדידה ולכן תוצאות העבר סטו פי 1000 מהמציאות. יש לציין שבתחילת המאה העשרים, בילה הכימאי היהודי-גרמני (זוכה פרס נובל) פריץ האבֶּר (ממציא תהליך האבר לייצור אמוניה, המשמש את האנושות עד היום), מספר שנים בניסיונות להפיק זהב ממי-ים, ולמרות שהמדידות שלו הראו שריכוז הזהב הוא כ- 2-64ppb, בפועל, ולאחר 4000 ניסיונות הפקה, הצליח להפיק רק 0.004ppb.
הבה נעשה חשבון כלכלי קצר, בהנחה שהמספר שהאבר הגיע אליו הוא הריכוז הנכון: נניח שאני בעל מפעל להפקת זהב ממי הים, לצורך כך השקעתי הון עתק והקמתי בחצר המפעל בריכה ענקית בעלת מימדים של 2 מטר עומק, 50 מטר אורך ו-10 מטר רוחב. כלומר בעלת נפח של 2*50*10=1000 מטר מעוקב. כלומר בבריכה זו יכנסו כ-1000 טונות של מים. (כי כל מטר מעוקב של מי-ים שוקל כטונה אחת). 1000 טונות של מים הם מיליון ק"ג של מים או מיליארד (109) גרמים של מים. לפי הריכוז שמצא האבר, יהיו לכן בבריכה – 109*0.004*10-9= 0.004 גרמים של זהב, או 4 מיליגרמים של זהב (הנפח של גרגיר זהב במשקל כזה קטן משל גרגר מלח בודד!).
ובכמה כסף אפשר למכור זהב כזה? – מחיר הזהב הגיע לאחרונה לשיא של כל הזמנים, וכל אונקיית-זהב (מטבע במשקל 31.1 גרם) נמכר ב 1200 דולר. בבריכת הענק שלי בסיפור הדימיוני מלמעלה הצלחתי להפיק 0.004/31.1=0.00013 אונקיות זהב, אותם אוכל למכור במחיר של 1200$*0.00013= 0.15$. כלומר 15 סנטים עלובים, על השקעה כספית כבירה על בניית בריכה, ומילוייה – זהו מתכון לפשיטת רגל, כיוון שההוצאות גבוהות מההכנסות (וזה אפילו בלי להחשיב את עלות ההפקה הכימית עצמה של הזהב).
מטיל זהב במשקל 1 ק"ג. תמונה באדיבות ויקיפדיה
עדיף כבר, למשל, לאסוף פחיות למיחזור, שם ההכנסה על כל פחית גבוהה מההכנסה על כל מיצוי זהב מאלף טונות של מים, והטירחה נמוכה בהרבה. לסיכום – הפקת הזהב ממי-הים איננה כלכלית כלל. דרך אגב, מי הים מכילים מלח בישול בכמויות גדולות (לכן מי הים מלוחים), בריכוז של כ-3%. אם הייתי מתרכז דווקא בהפקת החומר הזול מלח-בישול (מחיר של שקל אחד לקילו) הייתי יכול להפיק מהבריכה שלי כ-30 טון מלח בישול (30 אלף שקל), כלומר כלכלית, משתלם בהרבה הפקת החומר הזול הזה על הפקת זהב.
גביש של מלח בישול, חומר זול אך כלכלי (תמונה באדיבות ויקיפדיה).
וכיצד בכל זאת אפשר לבודד את הזהב מתוך מי הים? זיקוק – איננו הביטוי המתאים, כיוון שזיקוק מתייחס בדרך כלל לטיהור של נוזלים (ראו קישור בתחתית התשובה). שיטת ההפרדה של הזהב יכולה להתבצע באמצעות שיטה אלקטרוכימית פשוטה. כיוון שזהב לא מומס סתם כך כיסוד במים, אלא כיון חיובי (קטיון), כלומר לאחר שאיבד שלושה אלקטרונים (שמטענם החשמלי שלילי, ולכן בסה"כ מטענו חיובי), כל מה שצריך זה לבצע אלקטרוליזה למי הים (אלקטרו=חשמל, ליזה=פירוק, כלומר פירוק על ידי חשמל). באמצעות אלקטרוליזה אפשר למסור ליוני הזהב (+Au3) את האלקטרונים שחסרים להם, ולהפוך אותם לזהב מתכתי (Au). מכניסים שתי אלקטרודות למים, וליד האלקטרודה השלילית (העשירה באלקטרונים) תתבצע התגובה הכימית של מסירת האלקטרונים, תגובת חיזור:
Au3+ + 3e- -----> Au
והאלקטרודה תצטפה בזהב, דרך אגב, זו גם השיטה לצפות תכשיטים שונים בזהב, רק שאז משתמשים בתמיסה בעלת ריכוז גבוה בהרבה מריכוז הזהב במי הים. כיוון שלכל חומר שעובר תגובת חימצון-חיזור כמו זו, מתח חשמלי ייחודי (לחצו כאן לרשימה של פוטנציאלים חשמליים לתגובות חימצון חיזור ), אפשר להתאים את המתח החשמלי כדי לבצע אלקטרוליזה סלקטיבית – כלומר אלקטרוליזה שתמצא מתוך המים את הזהב בלבד (בפועל, כיוון שמי הים מכילים תערובת של מלחים רבים, וכיוון שהמתח תלוי גם בריכוז, סביר להניח שלא רק הזהב יעבור אלקטרוליזה וכדי לבדדו סביר להניח שדרוש יהיה לבצע מספר שלבים של המסה ואלקטרוליזה עד לקבלת זהב טהור).
אבל, כפי שהוסבר למעלה, התהליך כולו הוא בעצם מתכון לפשיטת רגל. לאחרונה עלתה הצעה שבמקום מפעל על החוף תבצע את האלקטרוליזה אונייה שתשוט באוקיינוסים כשהיא גוררת אחריה אלקטרודות עצומות שיבצעו את האלקטרוליזה, ועם הזמן יצטפו בזהב, אולם חשבון פשוט מראה שגם תהליך זה לא כלכלי – רק הדלק שתשרוף האונייה יעלה יותר מהזהב שתפיק.
מאת: ד"ר אבי סאייג
המחלקה לניורוביולוגיה ומכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
