Учёные превратили токсичный мышьяк из грунтовых вод в ценный ресурс

Концептуальная схема удаления мышьяка из грунтовых вод и утилизации осадка, обогащённого мышьяком. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz5816

Мышьяк является природным компонентом земной коры и в неорганической форме крайне токсичен. Этот элемент стал причиной глобального кризиса общественного здоровья, поскольку присутствует в грунтовых водах и питьевой воде, ежедневно потребляемой миллионами людей в таких странах, как Бангладеш, Китай, Индия, Мексика и Пакистан.

Длительное воздействие высоких уровней неорганического мышьяка может вызывать сердечно-сосудистые заболевания и рак мочевого пузыря и лёгких. Но теперь учёные из Дании разработали новую методику, превращающую отходы из мышьякосодержащих грунтовых вод в полезное сырьё.

Хотя существующие методы очистки грунтовых вод от мышьяка успешны, они создают другую проблему — богатый мышьяком осадок, требующий сложных, специализированных и дорогостоящих методов утилизации. Этот остаток также представляет серьёзную опасность для окружающей среды и здоровья, если не утилизировать его должным образом.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, Кайфэн Ван и Кейс ван Генухтен из Геологической службы Дании и Гренландии подробно описывают двухэтапный процесс преобразования опасного осадка в сырьё для электроники, аккумуляторов и полупроводников.

Превращение смертельного загрязнителя в ценный ресурс

Сначала осадок промывают в сильном щелочном растворе, который извлекает мышьяк из отходов, разрывая химические связи между мышьяком, фосфатом и оксидами железа, добавленными в процессе очистки.

Это высвобождает растворённый мышьяк и фосфор в жидкость. Затем исследователи нагревают раствор и добавляют распространённое безопасное химическое вещество под названием диоксид тиомочевины. Это преобразует растворённый мышьяк в чистые, твёрдые, металлические наночастицы мышьяка. Оставшиеся фосфаты можно легко восстановить отдельно, обработав их кальцием.

«Эта работа может стать катализатором для ранее немыслимого сценария, когда один и тот же загрязнитель, приведший к "крупнейшему массовому отравлению в истории человечества", может быть преобразован в товар, обеспечивающий повышение экономического благосостояния местных сообществ», — написали исследователи в своей статье.

Проблемы масштабирования

Процесс всё ещё находится на лабораторной стадии, и ключевой проблемой для масштабирования технологии является разработка наиболее рентабельного и эффективного метода работы. Это включает практические способы рециркуляции и повторного использования химических веществ, чтобы местным очистным сооружениям не приходилось постоянно их покупать.

Как только эти проблемы будут решены, сообщества смогут найти готовые рынки сбыта для извлечённого мышьяка. Это связано с тем, что данный элемент классифицируется как Критическое Сырьё (CRM) в таких регионах, как США и Европа, что означает его экономическую важность. Например, металлический мышьяк необходим для полупроводников и технологий чистой энергии.

Больше информации: Kaifeng Wang et al, Commodifying a carcinogen: Critical raw materials from arsenic-laden groundwater, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz5816