Сергей Венецкий - В мире металлов

Знакомство представителей технического мира с микроорганизмами, проявляющими металлургические "наклонности", состоялось в начале нашего века. В американском штате Юта были закрыты медные рудники: решив, что запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, из нее извлекли 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на которые все махнули рукой, только за один год удалось "вычерпать" 10 тысяч тонн меди.

Откуда же берется эта медь? Оказалось, что среди бактерий есть такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе обычно связана с серой, эти бактерии неравнодушны к медным рудам. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, бактерии превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс протекает очень быстро.

Исследования, проведенные в Институте микробиологии Академии наук СССР, показали, что" не медью единой" интересуются промышленные бактерии. Их вкусы весьма разнообразны: с их помощью можно извлекать из земных недр железо, цинк, никель, кобальт, титан, алюминий, свинец, висмут и многие другие элементы, в том числе такие ценные, как золото, уран, германий, рений. Несколько лет назад ученые института доказали возможность получения путем бактериального выщелачивания редких металлов — галлия, индия, таллия.

"В ближайшее время, — делится своими мыслями академик А. А. Имшенецкий, — в промышленности начнут широко применяться микробы как активные "производители" ценных металлов… Нет сомнения, что использование микробов в гидрометаллургии сделает ее одной из ведущих отраслей промышленности конца нашего столетия. Культуры микробов, окисляющие соединения серы и других элементов, явятся одним из наиболее совершенных и дешевых металлургических "агентов", да к тому же это производство легко полностью автоматизировать".

Крым славится обилием солнечных дней. Именно поэтому ученые Института проблем материаловедения АН УССР решили соорудить здесь гелиоцентр, строительство которого ведется в поселке Кацивели близ Симеиза.

Уже несколько лет услугами Солнца в Крыму пользуются не только желающие приобрести шоколадный загар: так, гелиоустановка отапливает пятиэтажное здание гостиницы "Спортивная", обеспечивает ее горячей водой. Такая же установка действует и в ялтинском Доме быта. С вводом в строй гелиоцентра небесное светило начнет выполнять новое ответственное задание ученых: с помощью его энергии предполагается получать сверхчистые металлы и сплавы.

Сотни гелиостатов, автоматически поворачивающихся вокруг своей оси вслед за Солнцем, будут ловить его лучи и направлять их на большие параболические зеркала, температура в фокусе которых достигнет 3500 °C. Стерильные условия в такой "печи" позволят получать металлические и другие материалы высокой степени чистоты.

Сегодня уже никого не удивишь тем, что электронные вычислительные машины рассчитывают траектории космических кораблей, играют в шахматы, переводят тексты с одного языка на другой. А нельзя ли вменить в обязанности ЭВМ создание новых сплавов, обладающих уникальными свойствами? Можно было предположить, что решение подобных задач по плечу ЭВМ, конечно, при условии, что ученые обеспечат машины необходимой "информацией к размышлению".

Такую проблему поставили перед собой несколько лет назад ученые Института металлургии имени А. А. Байкова Академии наук СССР. Прежде всего предстояло найти общий язык с машиной, на котором можно было бы отдавать ей нужные команды. И такой язык — соответствующие алгоритмы — ученым удалось разработать. В память ЭВМ "Минск-22" были введены результаты исследований примерно полутора тысяч различных сплавов и, кроме того, "анкетные данные" металлов — электронное строение их атомов, температуры плавления, типы кристаллических решеток и многие другие сведения, характерные для каждого из металлов. Зная все это, машина должна была предсказать, какие неизвестные ранее соединения могут быть получены, указать их основные свойства, а следовательно, и подобрать им подходящие области применения.

Представьте себе, что такая задача решалась бы, как и прежде, "ручным" способом — путем обычных экспериментов. Это значило бы, что к каждому металлу нужно добавить различные количества другого металла, выбранного по тем или иным соображениям, из полученных сплавов приготовить образцы, затем подвергнуть их физическим и химическим исследованиям и т. д., и т. п. Ну, а если задаться целью изучить все возможные комбинации не двух, а трех, четырех, пяти компонентов? Эта работа заняла бы десятки, а то и сотни лет. К тому же для проведения опытов понадобилось бы огромное количество металлов, многие из которых дороги и дефицитны. Вполне возможно, что земных запасов таких редких элементов, как рений, индий, палладий, на подобные эксперименты попросту бы не хватило.

Вычислительной машине же "пищей для ума" служат цифры, символы, формулы, да и производительность труда у нее повыше: за считанные секунды она в состоянии выдать огромное количество информации.

В результате кропотливой работы удалось сначала предсказать с помощью ЭВМ, а затем и получить в натуре многие интересные сплавы. ЭВМ, в частности, порекомендовала ученым около восьмисот новых сверхпроводящих соединений и почти тысячу сплавов со специальными магнитными свойствами. Кроме того, ЭВМ посоветовала металловедам обратить внимание примерно на пять тысяч соединений редкоземельных металлов, из которых пока известна лишь пятая часть. Ценные указания получены от машины и в отношении трансурановых элементов.

Все большее внимание ученых привлекает морская вода — неисчерпаемый источник многих ценных элементов. В Японии разработан проект завода по извлечению из морской воды урана. Как полагают авторы проекта, завод, который войдет в строй в начале 90-х годов, будет ежегодно производить до 1000 тонн урана.

Неподалеку от побережья намечено установить систему пропитанных титановой кислотой сетей общей протяженностью свыше восьми километров. Морская вода, пройдя через сети, поступит на завод, где после соответствующей обработки из нее будет извлечена двуокись урана. По мнению японских ученых, стоимость морского урана не превысит стоимости урана, добываемого на суше.

Над проблемой извлечения урана из морской воды работают ученые и других стран.