Искали кобальт, нашли уран

В июле 2026 года в Nature Communications вышла, статья, которая утверждает, что из Конго за 20 лет могли вывезти от двух до пяти тысяч тонн природного урана. По версии авторов исследования, радиоактивный металл не экспортировали как отдельное сырье: он в качестве примеси входил в состав гидроксида кобальта — промежуточного продукта, из которого затем производят материалы для литий-ионных аккумуляторов.  Разбираемся, как так вышло и почему это не главная проблема кобальтовых месторождений Демократической Республики Конго.

Нужно больше кобальта

Если вы читаете этот текст со смартфона, планшета или ноутбука, то в аккумуляторе вашего устройства есть кобальт. Скорее всего, вполне конкретное соединение — оксид лития-кобальта LiCoO₂, самый распространенный катодный материал для литий-ионных аккумуляторов.

Первые литий-ионные аккумуляторы появились еще в 1970-х годах, но настоящий прорыв произошел в 1980 году, когда Джон Гуденаф и его коллеги предложили сделать  катод из LiCoO₂. Именно это открытие позволило создать привычные нам сегодня аккумуляторы — достаточно емкие и компактные для телефонов, ноутбуков и другой портативной электроники.

Кобальтовые руды встречаются во многих странах: в Австралии, Индонезии, России, Канаде, Новой Каледонии и на Кубе. Но большинство из них — не самостоятельные месторождения. Чаще всего этот металл присутствует в медных или никелевых рудах, поэтому основную его часть получают как побочный продукт добычи меди и никеля.

Демократическая Республика Конго с самого начала занимала в добыче кобальта особое положение, ведь по югу страны проходит Центральноафриканский медно-кобальтовый пояс. Местные медные руды нетипично богаты кобальтом, поэтому при добыче меди здесь автоматически получают еще и много кобальта. Интересно, что пояс тянется на 450 километров и заходит на север Замбии, но большая часть кобальта сосредоточена именно на конголезской территории. В 2024 году ДРК обеспечила около мировой добычи кобальта.

А вот с условиями труда в ДРК все далеко не так радужно. По оценкам международных правозащитных организаций, от 10 до 30 процентов кобальта производят неофициальные старатели (creuseurs, копатели), среди которых много несовершеннолетних. Они вручную копают небольшие шахты без надежного крепления выработок и вентиляции, постоянно подвергаясь риску обрушений. Многие из них не имеют даже базовых средств защиты: масок, перчаток и прочной обуви. Впрочем, и на официальных рудниках ситуация тоже далека от идеальной: вдыхание токсичной пыли, содержащей кобальт, медь и свинец, вызывает неизлечимый фиброз легких (так называемое «кобальтовое легкое») и астму. Кроме того, исследования шахтерских регионов Катанги показали, что у женщин, живущих вблизи рудников или работающих на них, из-за отравления тяжелыми металлами аномально часто рождаются дети с пороками центральной нервной системы.

Тем не менее отказаться от кобальта очень сложно, а с развитием альтернативной энергетики потребность в нем год за годом растет еще сильнее: ведь солнечные и ветровые электростанции тоже требуют накопителей энергии. Пока ученые изучали снимки леса, журналисты писали репортажи о несовершеннолетних шахтерах, а платформа The Fair Cobalt Alliance пыталась легализовать копателей и снабдить их масками, новые и новые контейнеры с гидроксидом кобальта грузились на корабли  и плыли по океану, чтобы стать частью аккумуляторов.

А теперь выяснилось, что вместе с кобальтом по миру путешествует еще и уран.

Рудник закрыли, осадочек остался

То, что в месторождениях ДРК есть уран — само по себе, конечно, не новость. Именно рудник Шинколобве в провинции Верхняя Катанга был источником урана для Манхэттенского проекта в 1945 году. С 2004 этот рудник официально закрыт, а ДРК не сообщала об экспорте урана Международному агентству по атомной энергии (МАГАТЭ).

Однако из горных пород Конго уран никуда не исчез. Типичная 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. На первый взгляд урана немного, но через переработку проходят такие объемы руды, что даже эти концентрации могут превратиться в тысячи тонн металла  Именно это и заинтересовало Райана Манзука (Ryan A. Manzuk) и  Себастьяна Филиппе (Sébastien Philippe) из Университета Висконсина в Мэдисоне. Ученые попытались проследить, что происходит с ураном на всех стадиях переработки руды.

Сначала руду дробят и обрабатывают серной кислотой, чтобы перевести в раствор. На первой стадии из этого кислого раствора извлекают медь — обычно с помощью экстракции растворителем и последующего электроосаждения. После удаления меди в растворе остаются кобальт, уран и часть примесей.

Следующий этап — нейтрализация раствора известью или щелочами. Щелочь добавляют постепенно, в несколько стадий, чтобы сначала удалить большую часть примесей, а только затем получить осадок гидроксида кобальта. Это уже финальный продукт, который экспортируют для дальнейшего производства катодных материалов для аккумуляторов.

Хотя железа в растворе обычно больше всего, именно его сравнительно легко удалить из раствора. Осадки гидроксидов железа начинают выпадать уже при pH около 3,5–4,5, тогда как кобальт остается растворенным. Уран (в виде малорастворимых соединений уранила) начинает осаждаться лишь при pH около 6,1, а гидроксид кобальта — примерно при pH 6,8. Разница слишком мала, поэтому значительная часть урана осаждается вместе с гидроксидом кобальта.

Авторы особо отметили, что на рудниках в ДРК, как правило, проводят финальную очистку при pH 5,5 или ниже, чтобы избежать потери кобальта, а это позволяет удалить из раствора не более 50 процентов урана.

Да и удаленный уран не исчезает бесследно, а попадает в так называемые 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 со временем мигрировать в окружающую среду.

Теоретически проблему с ураном можно решить. Для его удаления существуют два основных подхода: ионообменные смолы и добавление фосфорной кислоты, которая переводит уран в малорастворимый минерал аутунит. В таком виде он гарантированно не попадает в экспортируемый гидроксид кобальта, и к тому же остается в стабильном осадке, гораздо более безопасном для жителей и природы.

Ни ионообменные смолы, ни фосфорную кислоту в Конго не производят: предприятия должны закупать их за пределами страны. Поэтому авторы статьи проанализировали таможенные записи об импорте химических реагентов, привязанные к конкретным горнодобывающим предприятиям.

Оказалось, только три предприятия закупали достаточно фосфорной кислоты, чтобы обрабатывать весь объем своего кобальтового гидроксида. С ионообменными смолами все было еще хуже: признаков их использования авторы не нашли. В итоге к 2024 году лишь около 20 процентов совокупного экспорта кобальта проходило через схему удаления урана. 

Но сколько именно урана могло пройти через цепочку поставок? Прямого учета таких перемещений нет, поэтому Манзук и Филиппе построили несколько сценариев, учитывая содержание урана в рудах, объемы добычи кобальта и разные варианты работы предприятий.

Даже в самом консервативном сценарии, где содержание урана в рудах принимают минимальным, а предприятия максимально эффективно удаляют его внутри страны, за 20 лет из ДРК могло уйти более 1000 тонн урана. Более реалистичные оценки дают 1500–2500 тонн, а при немного повышенном содержании урана в части месторождений 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, что в стране работала скрытая урановая промышленность. Речь идет о побочном производстве: уран попадал в поток потому, что его добывали вместе с кобальтом, как сам кобальт часто добывают вместе с медью.

Помогите найти пять тысяч тонн урана

Получается, в вашем телефоне есть уран? Это очень маловероятно. Чтобы получить катод LiCoO₂, гидроксид кобальта сначала очищают, затем превращают в соединение лития и кобальта с заданным химическим составом и кристаллической структурой. Более того, если бы каким-то чудом уран все же встроился бы в LiCoO₂, то такой аккумулятор бы плохо работал и попал бы в брак.

Но где именно весь неучтенный уран, никто сказать не может. Известен как минимум один случай, когда финская компания Kokkola, перерабатывавшая кобальтовое сырье из ДРК в 2010-2017 годах, извлекла, очистила и задекларировала полученный уран. Возможно, еще какая-то часть урана обнаружится после выхода статьи. Но большая его часть, скорее всего, просто попала в отходы переработки и уже находится в хвостохранилищах и на свалках. Главная проблема в том, что эти перемещения не отслеживаются как движение ядерного материала. 

Манзук и Филиппе рассуждают о том, что современная система контроля хорошо работает с урановой промышленностью, где уран добывают специально, но оказалась неприспособлена к ситуации, когда он внедряется в другую цепочку поставок. Сырье проходит через несколько этапов переработки, смешивается с материалами из других источников, и отследить его судьбу становится практически невозможно. Искать «утекший» уран по всему миру — все равно, что искать иголку в стоге сена. Решать проблему можно только на территории ДРК: добавить очистку от урана на предприятиях, проверять партии гидроксида кобальта и усилить контроль за хвостохранилищами.

В начале этого текста мы писали, что LiCoO₂ — оптимальный, но не единственно возможный материал для катодов литий-ионных аккумуляторов.

В некоторых современных уже используются катоды на основе смешанных никель-марганец-кобальтовых оксидов (NMC), где часть кобальта заменена на другие металлы. С электромобилями, где компактность не настолько принципиальна, все еще проще. Например, базовые версии Tesla Model 3 перешли на литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO₄), которые вообще не содержат кобальта. Плотность энергии у них несколько ниже, но зато проблемы с нехваткой железа нам точно в ближайший век не грозят. Такие же LiFePO₄ аккумуляторы уже используются и в накопителях на солнечных электростанциях. Сложнее всего заменить кобальт в смартфонах и планшетах, где требуется самая высокая плотность энергии, но вполне вероятно, что скоро появятся и такие материалы. Кроме того, ученые разрабатывают эффективные способы извлечения кобальта из старых аккумуляторов. 

Человечество уже несколько лет активно пытается слезть с кобальтовой иглы. Возможно, скандал с ураном ускорит этот переход.