Какие задачи решают геохимики в космических проектах? Долго ли хватит запасов полезных ископаемых? Где и как их разыскивают? Что такое проект по добыче лития и почему он так значим? Обсудим это с членом-корреспондентом РАН Русланом Хажсетовичем Хамизовым, директором Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского.
Руслан Хажсетович Хамизов. Фотография Ольги Мерзляковой из издания «Научная Россия».
Руслан Хажсетович Хамизов — Доктор химических наук, член-корреспондент РАН, директор Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского. Специализируется на аналитической химии, физической химии поверхностных явлений, технологии неорганических веществ, теории и практике ионообменного разделения и концентрирования веществ. Соавтор цикла работ по кинетике и динамике ионообменных процессов в многофазных многокомпонентных системах. Вместе с соавторами открыл явление «Изотермическое пересыщение растворов в ионообменных процессах». Под его руководством созданы действующие прототипы новых аналитических приборов на базе сорбционно-мембранных микросистем, в том числе рентгенофлуоресцентный анализатор с высокой чувствительностью на базе поликапиллярной оптики.
Что сейчас происходит в вашем институте, какие новые идеи и разработки появились недавно?
Я директор этого института два с половиной года и последний раз давал вам интервью когда только-только стал директором. Предлагаю вспомнить, что мы успели сделать за эти неполные три года. У нас в институте есть геохимический, химико-аналитический отделы, отдел космоса. Начну с космоса, потому что им интересуются не только ученые, — космос будоражит умы всех людей. Мы сейчас принимаем участие в подготовке двух крупных программ. Первая называется «Одиссея-астероиды». Никогда еще в истории ни Советского Союза, ни России не было программ с изучением малых тел, таких как астероиды и кометы, а сейчас подобная программа существует. Более того, эта программа в своём черновом варианте разработана специалистами нашего института, она сейчас находится на рассмотрении в отделе космоса Российской академии наук. Если академия наук одобрит, то она станет частью федеральной космической программы.
— Что предусматривает программа «Одиссея-астероиды»?
— Пять-шесть космических аппаратов приземлятся на поверхность астероидов в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Это очень сложная задача. Вы помните по фильму «Армагеддон», как сесть на астероид.
— Главный герой даже пожертвовал собой.
— В надежде избежать потерь благодаря техническому прогрессу, проект разбит на три части. Первая направлена на изучение состава астероидов, вторая — на посадку на металлические объекты, третья — на забор материала с астероидов и его доставку на Землю. Программа масштабная и рассчитана на многолетний период.
В чем заключается значимость подобных исследований?
— Пусть люди понимают, с какими реалиями придётся им жить, какой мир их окружает и какие угрозы ждут нашу планету. В том же «Армагеддоне» опасность была для всей планеты, и это вполне реальная ситуация.
Сейчас астероид – это даже метеорит размером метра, прошедший мимо Земли и сгоревший в высоких слоях атмосферы. Не об этом говорится здесь?
Астероиды обладают внушительными размерами, достаточными для посадки аппарата. Ранее их называли малыми планетами. Программа реализуется в рамках миссий «Луна-29» и «Луна-31». Каждое средство будет выполнять конкретную задачу.
Что делает ваш институт в этой ситуации?
Каждый институт имеет особые задачи. Например, главный институт изучения космоса — ИКИ РАН — занимается физическими приборами, а наш — веществом.
Вы будете получать образцы этих астероидов?
Возможно, на бортах аппаратов будут приборы, которые прямо на месте заберут пробы воздуха и пыли и изучат их состав. Наш институт специализируется на исследовании космического вещества. Это первая программа. Вторая, которой занимаются наши специалисты в области космоса — «Программа лунных роботов». Она также трехступенчатая и посвящена организации лунной базы для полета людей, их освоения и использования ресурсов Луны.
Обсуждение этой темы под лунным глобусом весьма символично.
У Луны много ресурсов. Первый гигантский робот весом более одной тонны называется «робот-геолог». Он освоит территорию с радиусом 500 км и изучит состав лунного грунта. За ним спустится робот меньшего размера, который освоит территорию в радиусе 50 км. Его зовут «робот-геофизик». Третий робот будет малым и выберет площадку для посадки базы. Эта программа, как и проект «Одиссея-астероиды», рассматривается Советом РАН по космосу. После одобрения ее планируют включить в совет федеральной космической программы.
По вашему мнению, при наличии программ вроде «Роботы на Луне» все еще необходимы пилотируемые полеты к Луне?
Программа «Роботы на Луне» у нас есть, а американцы разрабатывают программы «Артемида-2» — «Артемида-4», в которых предусмотрено повторное высаживание людей на Луну. Возможно, существуют причины, по которым роботы не могут выполнять задачи, которые выполняют люди, или это просто амбиции. NASA.
По вашему мнению, это честолюбие или обоснованная задача?
Не могу сказать, что это только амбиции, поскольку некоторые лаборатории нашего института занимаются составлением геологических описаний площадок и их выбором для программы «Артемида». Наша работа строится на фотоснимках, интенсивности известных вулканов и выборе безопасных площадок. Бывало, что наши ученые выбирали площадки, а американцы садились на них.
— Они сами не могут рассчитать?
— Возможно, и так. У нас великолепные ученые, способные этим заниматься. Например, профессор А.Т. Базилевский, лаборатория М.В. Иванова, лаборатория Е.Н. Слюты умеют выбирать площадки практически безошибочно.
Человек, вероятно, жаждет покорения неизведанных земель. Нам пришлось выйти за границы своего привычного мира, иначе мы бы не стали людьми.
— Возможно, да. В области космохимии ведутся работы для реализации программ с надеждой на их федеральный статус. Отделу геохимии можно перечислить еще больше достижений. Что мы ожидаем от геохимиков, что будем использовать в качестве минеральных ресурсов завтра и послезавтра, в ближайшем и не совсем близком будущем, даже в далеком? Для того чтобы все это правильно рассчитать и предсказать, необходимо делать геохимические модели эволюции крупнейших месторождений — этим занимаются, например, лаборатория академика Л.Н. Когарко, лаборатория профессора С.А. Силантьева.
Работы касаются огромных месторождений будущих стратегических металлов – редких земель. Два массива находятся в арктической зоне, в Ледовитом океане: платформа Октябрьская, самое крупное в мире месторождение меди и никеля. Важно знать, как будут распределяться и оцениваться металлы, какие контуры будут использоваться. Для этого создаются геохимические модели, крупные из которых были сформированы институтом за последние годы. Эти работы стали одними из важнейших достижений за последний год.
— А чем занят отдел аналитической химии?
Перед исследователями стоит задача разработки новых методов анализа. Недавно появились замечательные способы выявления металлов в чрезвычайно малых количествах, находящихся в растворах. С этим занимаются сотрудники лаборатории А.А. Гречникова.
Руслан Хамизов. Ольга Мерзлякова, «Научная Россия».
Лаборатория члена-корреспондента РАН В.П. Колотова создала новый способ определения золота в черных сланцах, что существенно важно для золотодобытчиков. Способ основан на сочетании различных приемов, среди которых масс-спектрометрия, и предназначен для изучения небольших концентраций золота в разных материалах, преимущественно в черных сланцах.
Есть ли у вас здесь собственная лаборатория? Расскажите о ней.
— Называется «Лаборатория сорбционных методов» — замечательная лаборатория с большими традициями, ее основали давно. Профессор Марк Моисеевич Синявин являлся одним из основателей. Сейчас занимаемся проблемой лития — важная, потому что в стране и мире наблюдается дефицит лития.
— А без лития не будет наших гаджетов.
Вопрос не только в гаджетах — без лития многое невозможно. Литий — это не только аккумуляторы, но и легкие сплавы. Без них многие самолеты и ракеты стали бы тяжелее. Например, МИГ-29 стал бы на 25% тяжелее. Представьте, сколько мы потеряли бы в скорости и мощности. Это были бы чувствительные потери боевого качества самолета. Без лития всё плохо. Сейчас Боливия поставляет его нам, а Чили и Аргентина после объявления санкций прекратили.
— И нам нужен свой литий.
В нашей стране располагаются крупные рудные месторождения. На Кольском полуострове находится пегматитовое месторождение лития с содержанием сподумена — одного из лучших литиевых минералов. Проект на Кольском полуострове курируют «Росатом» и «Норникель», которые решили совместно его реализовать.
— Какая тут ваша роль?
Проект пока находится в начале. Я уже представлял его в «Росатоме», говорил о разработке новой технологии. В чём её привлекательность? Извлечение лития из руд всегда требовало много ресурсов: химических реагентов и рудных материалов. Например, Колмозерский проект с месторождениями пегматитов, содержащих сподумен, располагается на Кольском полуострове в болотистых районах. Тем не менее, ежегодно нужно везти сотни тысяч тонн рудного концентрата в Мончегорск, где есть серная кислота. Там концентрат обрабатывают кислотой, а затем полученный экстракт перерабатывают на карбонат лития.
Наш институт, а точнее наша лаборатория, предложила заменить серную кислоту на бисульфат аммония. В процессе переработки его можно полностью восстановить, затраты при этом в тысячи раз меньше.
Руду можно добывать непосредственно на месте, практически не используя ничего. Достаточно килограммов бисульфата аммония для обработки тонн руды и получения необходимого количества карбоната лития.
— Почему так происходит?
Взаимодействие бисульфата аммония с материалами основного характера приводит к образованию сульфата, который при нагревании обращается обратно в бисульфат. Назвали эту технологию ресурсосберегающей. Автор доклада на тему данной технологии на общем собрании отделения химии и материалов РАН вызвал интерес у многих членов академии. Получен патент в институте, сейчас разрабатывается данная технология. Подобная методика позволяет извлекать литий из жидких сред, из рассолов.
Говорят, что учёные разыскивают литий в соленых озёрах Крыма.
По поводу Крыма пока неизвестно. В дагестанских рассолах есть литий. Перспективные месторождения – Тарумовское и Берикейское. У нас появился промышленный партнер – научно-производственное предприятие «Радий», взявшее на себя расходы, связанные с опытными испытаниями в Дагестане. Руководители «Радия» провели переговоры с президентом Дагестана. Мы дружим и работаем совместно с дагестанскими учеными, которые много лет посвятили этой проблематике. Практически все, что связано с наукой, уже сделано, и в 2025 году хотим начать опытные испытания.
Слушая вас, кажется, что природа подарила нам больше, чем мы думаем, нужно лишь научиться правильно использовать её дары, чтобы не истощать их. Тогда у нас будет достаточно всего этого богатства ещё надолго.
С мнением согласен. Все проблемы, как представляется, возникли в 1990-х: имелись литиевая технология и почти заводские установки, но появилась легенда о том, что производить не нужно, поскольку можно просто купить. Последнюю литиевую установку ликвидировали в середине 1990-х. Теперь получаем плоды уничтожения промышленности и высоких технологий.
— Это заметно практически во всех сферах народного хозяйства. Теперь нужно будет всё восстанавливать, начинать заново. Думаете, получится?
Я уверен, что всё получится. Психология людей претерпела некоторые изменения — потребительская модель уступает место другой. Нам нужен не просто хороший потребитель, как нас учили в 90-х, а активный гражданин, учёный, специалист, эффективно работающий на своём месте. Прежде всего, нужны умные учёные и специалисты.
— Какие вы видите перспективы у института?
Много перспектив. В первую очередь, институт должен играть большую роль в обеспечении государства минеральными ресурсами: редкоземельными металлами, редкими элементами, стратегическими металлами — это всё ложится на нас. Институт уже внес большой вклад в освоение космоса. Вероятно, и будет продолжать вносить большой вклад в решение экологических проблем. Для этого нужно уметь анализировать все, создавать новые приборы, новые методы.
— Есть ли у вас научная мечта?
— У меня их множество. Самая важная — мечта найти природные катализаторы: недорогие и доступные минералы для перевода метана в водород. Таких процессов сейчас применяют в промышленности, но катализаторы стоят дорого.
— Почему это так важно?
Потребители газ будут нуждаться в нем в ближайшем будущем, но Запад все равно может ограничить его использование. У него получится это сделать, если первым освоит дешевый способ получения водорода. Главным соперником природного газа в будущем станет водород западных стран. Желательно, чтобы такой водород появился и у нас, из нашего же газа, путем конверсии метана.
— Это возможно сделать в вашем институте?
— Вероятно. Считаю, что участие в подобной программе возможно не только в нашем институте.
В институте с богатой историей вы появились словно чужестранец, в отличие от множества сотрудников, прошедших долгий путь работы здесь. Как вам удалось приспособиться?
Моя короткая история — Московский университет, поэтому я, возможно, варяг, но близкий. Свой варяг. Правда, варяг в другом — будучи химиком, возглавляю институт, где работают преимущественно геохимики. Я не геохимик. Хорошо, что специалисты в области геохимии оказались добрыми людьми, способными научить, помочь, рассказать. Это помогает. Если бы скрывали знания, как египетские жрецы, ничего не смог бы сделать. И сейчас работа непростая, но психологически комфортно.