随着自然资源逐渐枯竭和环境问题日显突出，人们正逐渐重视城市的自身矿产。首届城市矿产研讨会去年在欧洲召开，政治家们将回收利用废弃物品作为欧盟的战略目标之一，城市中大量“沉睡”或被遗弃的金属资源，正等着人们去开采。
大量数据表明,在我们居住的城市地下有一个巨大的废弃金属带
当马特斯·埃克伦德（Mats Eklund）在城市进行废弃金属勘测时，他时常担忧城市中那些摇摇欲坠的仓库和拥挤不堪的交通。埃克伦德是瑞典林雪平大学的环境工程师，也是坚持在市中心而不是野外开采金属的勘探者之一，他的目标是“城市矿藏”――在城市大街上下寻找被遗忘或废弃的金属资源。
多年来，埃克伦德一直在研究城市地下废旧电缆及废弃的管道，证实了许多城市拥有珍贵的金属资源，但都被遗忘在废弃的地下基础设施内，包括其他的研究证实，在城市地下有着富有的资源。难道城市居民真的生活在一片富矿带上吗？如果是这样的话，那最有价值的矿脉在哪？我们又该如何去发现？
当然，旧金属的二次使用只是资源循环利用的一种形式，并没有什么新意，根据古罗马留存的资料，早在2 000多年前，金属匠就能将废铜等金属变成雕像了。然而，现在已经完全不复以前，有那么多的废旧金属可供循环利用。在过去的10年左右，亚洲和南美洲经济规模大大扩张，导致对原材料的需求达到了一个新的高度，加之优质的矿藏资源大都被开采殆尽，许多金属矿石的质量都在下降，包括提炼金属的成本不断上升，金属循环利用无论从经济角度，或是环境资源角度，都显得越来越重要。
废弃资源 有待筛查
一方面对金属资源有着巨大的需求压力，另一方面，许多废旧金属远未得到充分开采利用。据估计，全球约有30%的废旧铝未被循环利用，铜则达到了50%，它们大都分散在电子器件领域，回收这类金属困难重重。每年，全球用于各类电子产品中的黄金、银分别为300多吨和700多吨，而回收量只占15%。因此，一箱废弃的电子产品其价值或许比开采出来的矿石贵50倍。
长期以来，许多电子垃圾都被当作填埋物埋在地下，现在是时候开采它们了吗？迄今，还没有人对工业填埋场进行开采。国际斯特诺金属回收利用公司的技术主管克里斯特·福斯格伦（Christer Forsgren）说：“问题不仅在于这些电子垃圾中的各种材料是混合的。”在一项实验中，该公司在一个工业填埋场钻探并测得地下有大量的铜，但福斯格伦说：“困难在于分拣后必须将那些不需要的废料重新回埋，工作量很大，折算下来并不一定划算。”
耶鲁大学工业生态学教授汤姆·格莱德尔（Tom Graedel）对这些“昏睡的资源”（被遗忘在地下陈旧设施或其他环境分散的金属）研究后认为，如同填埋场的东西一样，这些金属回收成本较高。尽管如此，但有一件事是肯定的，他说：“城市和乡村相比，更繁荣，基础设施更多，城市中发现废弃金属机会更多。勘探者应该去那儿探矿。”
除了地下垃圾，在路面垃圾或碎屑中也有一些“宝贝”。英国伯明翰大学的安吉拉·穆蕾（Angela Murray）和同事合伙开了家“道路财富”公司，主要是从大街路面上收集铂、钯和铑等金属。由于这些贵金属主要安装在汽车排气管内的尾气净化装置中，引擎发动时，一些金属细颗粒会随着排气管散落在地面（大约70%的细颗粒金属会被排出），而成为马路垃圾的一部分。
世界上铂含量最高的地区在南非，原矿中含有百万分之二到百万分之十的铂。穆蕾说：“而街上的垃圾中含有百万分之一的铂，它们更容易开采。”她估算，每年从英国大街上提取的铂族金属可值6 400多万英镑。
提取这些物质的方法：首先对马路垃圾作晒干、分类处理，然后结合磁、静电和基于重力分离技术进行提炼。穆蕾说：“这套方法能使灰尘中的贵金属含量增加百万分之十。”借助重力技术，她们希望能达到百万分之六十，这样就能达到熔炼的要求。
化废为宝 二次开发
今年1月，英国废物管理威立雅公司在沃里克郡开展了道路垃圾回收活动，并研发了稀有金属高效提炼的方法。这或许是值得的，但如果用于提炼诸如铁、铜和铝等更易得到的一般金属的话，则被认为是不划算。埃克伦德认为他找到了类似的矿源。
埃克伦德认为，继工业革命之后几十年的发展以及技术进步带来的设施更新，意味着在我们的城市下方已经形成了一张废弃的金属网。“一些街道布满了废旧管道或电缆，这些废弃的资源客观上也阻碍了城市和社区的发展。”
从收集到的有关哥德堡、林雪平和诺尔雪平3个城市的有效管道和电缆分布资料，比对1850年的老城区地图，埃克伦德等人从中查找到那些已经废弃的管道和电缆。在林雪平，5%的管道被废弃，而哥德堡和诺尔雪平有近20%的管道被废弃。埃克伦德说：“这些数据取决于城市的历史，如果这些城市经历很长一段工业化时期或整体布局发生很大改变，那么其废弃金属物会更多。”
据估计，在瑞典各个城市下方的废弃电缆里的铜约有9万吨，约值6.3亿美元，而提炼这些废弃金属所需的能量比从矿石中提炼要少很多，可以减少二氧化碳排放量36万吨。埃克伦德的同事认为，整个国家的地下废弃铜估计有40多万吨，有望在未来的几年内被开发利用。
在诺尔雪平市――瑞典第一个工业化城市――埃克伦德将其掌握的数据绘在一张地图上，上面标注着旧工业地区的棉厂、直流电源线的分布、废弃的有轨电车网以及天然气管道和排水管的分布。他说：“和一般城市比较，一个新开发的城市中有约28倍的铝和3倍的铁未被利用。”在工业化遗产较多的地区――像许多英国的城市，埃克伦德估计会有四分之一的管道和电缆被废弃。
包括城市下方遭人嫌弃的污水，在英国埃克赛特大学伯恩·罗特穆舍（Bernd Lottermoser）的眼中却是一个明亮的未来。以墨尔本市为例，从1898年始，墨尔本所有的污水废水都会流入华勒比河沿岸。样品测试表明，污水中的含金量是一般矿石含金量的一半。这些污水大多来自牙科诊所、电子工厂、珠宝制造厂或制药厂的工业废水，包括一小部分来自珠宝磨损或洗漱时随水流入地下。”罗特穆舍用实验展示了从污泥中提炼的金、银和锌（利用酸和氰化物提炼），尽管从环境和成本方面考虑，这种方法并不经济。
2009年，日本长野县的一套污水处理设施在处理污水的同时，已经尝试从污水中提炼贵金属了。在工业集中地区，流经下水道中的污水被测出每吨含有2.9千克的黄金，是一般金矿石含量的50倍。由于原矿中金的含量越来越少，污水则会成为一个可行性的资源。”
同年，英国加地夫大学的一个研究小组从伯明翰的城市污水中测出含有百万分之二百的铂族金属。这缘于附近的医院大量使用抗癌药物所致。挑战是如何用一种经济的方法进行提炼，或许活的有机体可以做到。
目前，罗特穆舍和同事正着手研究成本更低、更环保的贵金属提炼方法：进行硫脲实验。硫脲的降解速度更快，毒性也低于氰化物。
生物开采 技术助力
也许更大的挑战在于如何低成本地对那些管道或电缆等开发利用。奥地利的Kabel-X公司设想，在电缆的外保护套和内芯之间泵油（使之润滑），长达400多米的铜芯可望轻易地从外套中抽出。为了方便找到那些废弃的地下管道，英国五所大学联合推出一个叫做“探寻地下世界”计划，他们发明了一个多感应系统，即不用挖掘就能准确定位管道和电缆位置――在布里斯托尔治理污水时，该感应系统准确定位到19世纪早被人遗忘的地下管道网。
街道两旁遍布的草丛，或许将成为探矿者的目标
这些被遗忘的资源正在受到越来越多的关注。未来，就连大街两旁垃圾遍布的草丛也将成为勘探者的目标。奥地利维也纳自然资源与应用生命科学大学的生化学家沃尔特·文策尔（Walter Wenzel）说：“大街两边草丛中的铂、钯或铑是普通草丛中的100到1 000倍。我们可能会用某种植物去吸纳这些铂族金属。”加拿大约克大学化学家海伦·帕克（Helen Parker）补充道：“对于道路两旁植被的研究，发现一些植物自然会吸收铂、钯等贵重金属。”如果贵金属价格持续上升，相信许多公司将会争夺道路两旁草丛的开采权。
还有什么值得被开采呢？回收包含芳纶聚合物等纤维的需求量正在逐渐加大。自2008年以来，Teijin公司在荷兰已将这些纤维转化为新的聚合物。未来，如果光纤中被发现掺有其他稀有元素的话，也可能成为开采的对象。
金属提炼通常是通过熔融或强酸等方法使其与矿石分离。两种方法虽然有效但都对环境不利。或许活的有机体能解决这一问题，例如，生物浸出和利用耐重金属菌，以特定的元素进行催化或结构组合。只要选对了适当的种类，就能聚集出金属合成品。
穆蕾正在尝试研究一种酶菌以修复铂离子，然后将附着细菌表面的铂离子转化成金属纳米粒子（当细菌表面布满金属纳米粒子，细菌就有望成为颗粒状的催化剂）。包括帕克和同事也在加快植物聚集金属试验的进度（一种生长在大街两旁的植物可以吸纳钯金属），帕克认为，一旦试验成功，最终这些转基因的植物都能从工业废物、道路垃圾、废水中提取金属。海藻同样也能吸纳金属，它不仅能富集金、铜、镍、锌和铂族金属，还可以从工厂、制药厂排出的溶剂废流中提炼珍贵的金属。”
澳大利亚联邦科学与工业研究组织也在进行如何让细菌融入电子垃圾，以回收其中的收锌、镍等元素的研究。
资料来源 New Scientist
责任编辑 则 鸣