Искали кобальт, обнаружили уран
В июле 2026 года в журнале Nature Communications опубликована статья, в которой утверждается, что из Демократической Республики Конго за последние 20 лет могли быть вывезены от двух до пяти тысяч тонн природного урана. По мнению авторов исследования, радиоактивный металл не экспортировался отдельно, а был примесью в гидроксиде кобальта — промежуточном продукте, используемом для производства материалов для литий-ионных аккумуляторов. Рассмотрим, как это произошло и почему это не является главной проблемой кобальтовых месторождений в ДРК. Данную информацию сообщает портал N + 1.
Кобальт необходим для аккумуляторов
Если вы используете смартфон, планшет или ноутбук, в аккумуляторе вашего устройства присутствует кобальт. Вероятно, это соединение — оксид лития-кобальта (LiCoO2), который является наиболее распространенным катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов.
Первые литий-ионные аккумуляторы были созданы в 1970-х годах, но настоящий прорыв произошел в 1980 году, когда Джон Гуденаф и его коллеги предложили использовать катод из LiCoO2. Это открытие сделало возможными современные аккумуляторы, которые достаточно емкие и компактные для портативной электроники.
Зачем кобальт в литий-ионных аккумуляторах? Зарядка аккумулятора происходит так: под действием электрического поля часть лития покидает решетку LiCoO2 и движется к аноду.
LiCoO2 = Li1-xCoO2 +xLi+ + xe-
При этом кобальт повышает степень окисления с +3 (в LiCoO2) до +4 (в CoO2), а электроны уходят во внешнюю цепь. Когда аккумулятор питает устройство, процесс идет в обратную сторону. Ионы лития возвращаются обратно на катод, а кобальт получает один электрон и снова переходит в степень окисления +3. Литий занимает свои места в кристаллической решетке, чтобы во время следующего цикла зарядки снова из нее выйти.
Идеальный катодный материал должен легко впускать и выпускать литий, а также сохранять стабильную структуру во время циклов перезарядки. Кристаллическая решетка LiCoO2 устроена удобно: октаэдры CoO2 расположены слоями, а литий занимает промежуточный слой и может легко входить и выходить, почти не деформируя основную структуру. Кроме того, пара Co³⁺/Co⁴⁺ обеспечивает напряжение около 3,9 вольта, что позволяет хранить больше энергии в том же объеме.
Кобальт не является единственным подходящим металлом. Например, никель и марганец обеспечивают даже более высокое напряжение, а никель также дает большую емкость. Однако именно все три необходимых параметра — стабильность, высокое напряжение и возможность многократной перезарядки — сошлись в LiCoO2.
Кобальтовые руды встречаются во многих странах: в Австралии, Индонезии, России, Канаде, Новой Каледонии и на Кубе. Однако большинство из них не являются самостоятельными месторождениями. Чаще всего кобальт присутствует в медных или никелевых рудах, поэтому его основная часть получается как побочный продукт добычи меди и никеля.
Демократическая Республика Конго занимает особое положение в добыче кобальта, так как по югу страны проходит Центральноафриканский медно-кобальтовый пояс. Местные медные руды необычно богаты кобальтом, поэтому при добыче меди здесь автоматически получают много кобальта. В 2024 году ДРК обеспечила более 150 тысяч тонн мировой добычи кобальта.
Условия труда в ДРК оставляют желать лучшего. По оценкам международных правозащитных организаций, от 10 до 30 процентов кобальта производится неофициальными старателями, среди которых много несовершеннолетних. Они работают в небольших шахтах без надежного крепления и вентиляции, подвергаясь риску обрушений. Многие не имеют базовых средств защиты. На официальных рудниках ситуация также далека от идеала: токсичная пыль вызывает неизлечимый фиброз легких и астму. Исследования показывают, что у женщин, работающих вблизи рудников, аномально часто рождаются дети с пороками центральной нервной системы.
Добыча металлов также негативно сказывается на экологии. В 2026 году в Nature была опубликована работа о проблемах добычи металлов в ДРК. Дэвид Эдвардс из Кембриджского университета и его коллеги проанализировали спутниковые снимки лесов за 2001–2020 годы и обнаружили, что добыча металлов привела к потере как минимум 187 тысяч гектаров леса.
Эдвардс и его команда пришли к выводу, что шахты действуют как эпицентры вырубки лесов. К каждому гектару вырубок на месте шахты добавляется в среднем 34 гектара вырубок из-за дорог и инфраструктуры вокруг.
Несмотря на это, отказаться от кобальта сложно, а с развитием альтернативной энергетики потребность в нем растет. В то время как ученые изучали спутниковые снимки, журналисты писали о несовершеннолетних шахтерах, а платформа The Fair Cobalt Alliance пыталась легализовать копателей и снабдить их средствами защиты, новые контейнеры с гидроксидом кобальта отправлялись на экспорт.
Теперь стало известно, что вместе с кобальтом также экспортируется уран.
Рудник закрыт, но уран остался
То, что в месторождениях ДРК есть уран, не новость. Рудник Шинколобве в Верхней Катанге был источником урана для Манхэттенского проекта в 1945 году. С 2004 года этот рудник официально закрыт, и ДРК не сообщала об экспорте урана Международному агентству по атомной энергии.
Тем не менее, уран из горных пород Конго никуда не исчез. Обычная руда медно-кобальтового пояса содержит около десяти процентов железа, от двух до пяти процентов меди, несколько десятых процента кобальта и десятки–сотни миллионных долей урана. Хотя урана немного, переработка больших объемов руды может привести к тысячам тонн металла. Именно это и заинтересовало Райана Манзука и Себастьяна Филиппе из Университета Висконсина в Мэдисоне. Ученые исследовали, что происходит с ураном на всех стадиях переработки руды.
Сначала руду дробят и обрабатывают серной кислотой, чтобы перевести в раствор. На первой стадии извлекают медь, а после удаления меди в растворе остаются кобальт, уран и примеси.
Следующий этап — нейтрализация раствора известью или щелочами. Щелочь добавляют постепенно, чтобы сначала удалить примеси, а затем получить осадок гидроксида кобальта, который экспортируют для производства катодных материалов.
Хотя железа в растворе больше всего, его сравнительно легко удалить. Осадки гидроксидов железа начинают выпадать при pH около 3,5–4,5, тогда как кобальт остается растворенным. Уран начинает осаждаться при pH около 6,1, а гидроксид кобальта — при pH 6,8. Разница невелика, поэтому значительная часть урана осаждается вместе с гидроксидом кобальта. Авторы статьи отметили, что на рудниках в ДРК финальная очистка часто проводится при pH 5,5 или ниже, что позволяет удалить не более 50 процентов урана.
Удаленный уран не исчезает бесследно, а попадает в хвосты переработки — отходы, которые остаются после извлечения металлов. Проблема в том, что такие хвостохранилища в ДРК часто не рассчитаны на обращение с урансодержащими материалами. Авторы статьи рассматривают их как потенциально нестабильные хранилища, из которых уран может мигрировать в окружающую среду.
Проблему с ураном можно решить, используя ионообменные смолы или добавляя фосфорную кислоту, которая переводит уран в малорастворимый минерал аутунит. В таком виде уран не попадет в экспортируемый гидроксид кобальта и останется в стабильном осадке, более безопасном для жителей и природы.
Однако в Конго не производят ни ионообменные смолы, ни фосфорную кислоту. Авторы проанализировали таможенные записи об импорте химических реагентов и обнаружили, что только три предприятия закупали достаточно фосфорной кислоты для обработки всего объема кобальтового гидроксида. С ионообменными смолами ситуация еще хуже: их использование не было зафиксировано. В итоге к 2024 году лишь около 20 процентов экспорта кобальта проходило через схему удаления урана.
Сколько урана прошло через цепочку поставок? Прямого учета таких перемещений нет, поэтому Манзук и Филиппе построили сценарии, учитывая содержание урана в рудах и объемы добычи кобальта. Даже в самом консервативном сценарии, где содержание урана минимально, за 20 лет из ДРК могло уйти более 1000 тонн урана. Более реалистичные оценки составляют 1500–2500 тонн, а при повышенном содержании урана в некоторых месторождениях объем может превышать 5000 тонн. При этом еще 3000–4000 тонн урана могли накопиться в нестабильных отходах на территории ДРК. Авторы подчеркивают, что это не означает наличие скрытой урановой промышленности в стране. Речь идет о побочном производстве: уран попадал в поток, так как его добывали вместе с кобальтом, как кобальт часто добывают вместе с медью.
Где же весь неучтенный уран? Вероятно, он попал в отходы переработки и уже находится в хвостохранилищах и на свалках. Главная проблема заключается в том, что эти перемещения не отслеживаются как движение ядерного материала.
Манзук и Филиппе отмечают, что современная система контроля хорошо работает с урановой промышленностью, но не приспособлена к ситуации, когда уран внедряется в другую цепочку поставок. Сырье проходит через несколько этапов переработки, смешивается с материалами из других источников, и отследить его судьбу становится практически невозможно. Решать проблему можно только на территории ДРК: добавить очистку от урана на предприятиях, проверять партии гидроксида кобальта и усилить контроль за хвостохранилищами.
Что касается ядерного оружия, то около 99,3 процента природного урана — это уран-238, а примерно 0,7 процента — уран-235. Уран-235 способен поддерживать цепную реакцию деления, поэтому для ядерных реакторов его содержание нужно увеличить — этот процесс называется обогащением.
Уран, который попал в цепочку переработки кобальта, имеет слишком низкую концентрацию урана-235 и не может использоваться для ядерного оружия. Природный уран представляет опасность при попадании внутрь организма.
В то время как LiCoO2 остается оптимальным материалом для катодов литий-ионных аккумуляторов, в некоторых современных устройствах уже используются катоды на основе смешанных никель-марганец-кобальтовых оксидов (NMC), где часть кобальта заменена на другие металлы. В электромобилях, где компактность не так важна, используются литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4), которые не содержат кобальта. Человечество активно пытается уменьшить зависимость от кобальта, и скандал с ураном может ускорить этот переход.
