Мировая экономика и благополучие всё сильнее зависят от минералов и металлов. Из-за этого растёт внимание к горнодобывающей отрасли, а также обнажаются уязвимости национальных экономик и цепочек поставок. По мере увеличения спроса на такие материалы ключевой задачей становится создание масштабируемых способов их добычи, использования и ответственного управления ими.
Профессор Элса Оливетти, сопредседатель Консорциума по ответственному обращению с минералами Массачусетского технологического института (MIT Minerals Stewardship Consortium), в интервью сайту MIT News рассказала, как совместная работа помогает укреплять цепочки поставок минералов и металлов и нацеливать исследования на практический результат. По её словам, в первые десятилетия существования MIT в нём действовало отделение горного дела и металлургии. В 1868 году шесть из первых 14 выпускников института получили степени по геологии и горному делу, а в 1889 году один из них, Роберт Хэллоуэлл Ричардс, будучи профессором MIT, напрямую связал металлургию с горной инженерией в рамках третьего курса — материаловедения и инженерии. Учебную программу института тогда выстраивали под растущие потребности страны в передовых материалах для железных дорог, промышленных машин и электрификации.
Оливетти считает, что нынешняя ситуация во многом напоминает то время. Растёт спрос на минералы для энергетического перехода, оборонных задач, центров обработки данных и мирового экономического развития — от небольших количеств галлия для оборонных радиолокационных систем до огромных объёмов стали, алюминия и меди для энергосетей. При этом у каждого элемента и каждой цепочки поставок свои особенности: например, галлий получают как побочный продукт производства алюминия, поэтому наращивание его поставок требует координации за пределами собственно добычи. Добыча и переработка минералов сильно нагружают окружающую среду, и эта нагрузка растёт. Новые месторождения добывать всё труднее даже там, где горные работы уже ведутся: рудные тела залегают глубже, имеют более низкое содержание полезного компонента и чаще находятся в социально и экологически чувствительных районах. Горные проекты сталкиваются с меняющейся доступностью воды, экстремальными климатическими явлениями, опасениями местных сообществ, колеблющимися издержками и развитием цифровых технологий, которые меняют мониторинг, добычу и переработку руды на протяжении всего срока службы рудника.
Именно поэтому, по мнению профессора, в MIT вновь усилился интерес к горному делу и минералам. Чтобы ответить на этот вызов и принести пользу стране, нужны не только научные и инженерные достижения в добыче, но и инновации в рыночных механизмах и управлении, которые будут стимулировать разработчиков и сообщества к постоянному и прозрачному взаимодействию. Институт привлекает широкое системное влияние горной отрасли на людей, сложность её научных задач и предпринимательские возможности. Фундаментальные исследования, по словам Оливетти, играют здесь важную роль: например, редкоземельные элементы обладают очень схожими химическими свойствами, из-за чего их трудно отделять друг от друга для разных сфер применения. Исследователи изучают специально созданные микроорганизмы, способные избирательно связывать один металл и выдерживать суровые условия, опираясь на достижения в производстве модифицированных белков и компьютерные модели, предсказывающие связывание металлов. Другие группы изучают электрохимические методы извлечения и поведение ионов в рудных минералах, включая оксиды и сульфиды, чтобы улучшить разделение.
Нужен и вклад разных дисциплин. Специалисты по наукам о Земле, атмосфере и планетах совместно с коллегами из аэронавтики и астронавтики развивают дистанционное зондирование изменений в землепользовании. Эксперты по автоматизации и управлению ищут способы удерживать чувствительные процессы разделения в узких температурных диапазонах, а инженеры-механики изучают гидродинамику, связанную с глубоководной добычей. Некоторые минералы необходимы, но торгуются в малых объёмах, что порождает отдельные экономические вопросы. Градостроители исследуют, как знания местных сообществ могут помочь принимать более справедливые и устойчивые решения. Кроме того, идеи нужно переводить из лаборатории в практику: офис вице-президента MIT по энергетике и климату, Энергетическая инициатива MIT и другие программы поддерживают ранние проекты, часть которых получила дальнейшее финансирование, в том числе в рамках программы Genesis Mission Министерства энергетики США, для доведения технологий до пилотных испытаний. Стартапы MIT Lithios и RockZero занимаются извлечением лития из рассолов и твёрдых пород соответственно, а SiTration, Nth Cycle и Found Industries разрабатывают методы извлечения металлов из отходов горной и промышленной деятельности.
Правительства регулярно призывают вернуть производство и переработку критически важных минералов и редкоземельных элементов в свои страны. Оливетти отмечает, что создание собственных и союзных мощностей — это не только открытие новых рудников: добыча, разделение, очистка и производство технически сложны, а экономика таких проектов непроста. Торговые ограничения могут нарушить поставки на любом участке цепочки. Например, отечественной промышленности по выпуску магнитов нужен надёжный доступ к разделённым оксидам редкоземельных элементов, иначе зависимость от импорта магнитов сменится зависимостью от импорта сырья. Для устойчивости нужны возможности по всей цепочке поставок, причём с ответственным подходом и сильной рабочей силой, а это потребует сотрудничества промышленности, государства и исследовательских организаций. В сентябре 2025 года был запущен Консорциум MIT по ответственному обращению с минералами, в число первых участников которого вошли BHP, Vale и Rio Tinto; его возглавляют Оливетти и профессор Школы менеджмента MIT Sloan Крис Книттель. Идея возникла после того, как сотрудники программы промышленных связей MIT сообщили профессору, что компании в беседах описывают схожие потребности, и предложили свести их для совместной работы с институтом. Консорциум объединяет преподавателей в области операций, градостроительства, аэрокосмической инженерии, материаловедения и экономики и служит площадкой для сбора участников цепочки поставок, выявления барьеров для внедрения технологий и определения исследовательских задач и совместных шагов. Через консорциум и другие инициативы MIT связывает промышленность, государство, стартапы и исследователей, чтобы определить общие приоритеты и приблизить исследования к практическому результату.