Опыт перевода
Я тут перевёл научно-популярную статью с сайта журнала The Nature

Дефицит платины угрожает автомобильной промышленности

Исчерпание природных ресурсов и сопутствующее повышение цен на них проявляет себя не только в энергетике. Автомобильная промышленность столкнулась с проблемой резкого подорожания металлов платиновой группы, используемых для изготовления каталитических конвертеров.

В настоящее время платина, палладий и родий находятся на переднем крае борьбы с загрязнением воздуха. Первые два металла катализируют дожигание несгоревших остатков топлива, превращая их в углекислый газ и воду. Родий необходим для разложения оксидов азота. Эти реакции лежат в основе работы тройных каталитических конвертеров, установленных практически на всех современных автомобилях, и увеличение спроса на катализаторы обусловлен также ростом автомобильной промышленности в Китае и в Индии.

Золото и никель также могут катализировать подобные реакции, но только платиноиды в состоянии работать в условиях высоких температуры (≥ 900°С) и давления. Рост спроса на платиновые металлы со стороны мировой автоиндустрии стимулирует подорожание, и поскольку отсутствует адекватная замена, производители машин стремятся получить максимальную отдачу от каждого их грамма.

Инженеры–химики пытаются решить проблему на молекулярном уровне, разрабатывая способы получения более тонких слоёв катализатора и используя сплавы платиноидов с более дешёвыми компонентами. Играет роль и структура подложки, на которую наносятся катализаторы, расположение катализаторных блоков и устройство двигателя. Работа идёт в корпоративных лабораториях, вдали от центров фундаментальной науки.

Впервые каталитические конвертеры стали использоваться в 70-е гг. в США, в связи с принятием законов о регулировании состава выхлопных газов в штате Калифорния. Американские автомобильные компании разработали технологию, основанную на достижениях химии предшествовавшего десятилетия.
General Motors , Ford и Chrysler разработали каталитические конвертеры, которые, по мнению Иоганнеса Шванка, сотрудника университета штата Мичиган, являются одним из самых выдающихся достижений в истории химической технологии. Он сравнил молекулы углеводородов, угарного газа и оксидов азота с вертолётами, стремящимися сесть на крыше здания; по своим электрохимическим свойствам платиноиды являются идеальной "посадочной площадкой". Другие вещества могут не позволить им "приземлиться" или же по приземлении "захватить их в заложники". "Прочность связей достаточна для осуществления реакций, но не избыточна, что позволяет удаление продуктов реакции", – говорит он.

Первоначально для этих целей использовалась только платина, но затем производители переключились на родственный металл – палладий, который в 3 раза дешевле неё. Когда в 2000 году цена палладия резко возросла, они вновь переключились на платину, но после нормализации цен вернулись к палладию. В настоящее время тройская унция (31.1 г) платины стоит около $1,500, палладия – менее $400.

По данным ведущей британской компании по производству катализаторов, Johnson Matthey, переход автомобильной промышленности на палладий помог сдержать рост цен на платину, тем более, что спрос на неё со стороны ювелиров остался умеренным. Но в системах выхлопа дизельных двигателей платиновый конвертеры эффективнее палладиевых.

Согласно сведениям, предоставленным Johnson Matthey, в 2006 году мировое потребление платины составило 7.6 млн. тройских унций (около 236 тонн), и 66% от этого количества было использовано для производства каталитических конвертеров. Это включает в себя повторное использование 855,000 тройских унций (26.5 т) платины из отработавших конвертеров, что составило 11% от мирового потребления. 78% мирового производства платины в 2006 г. приходится на ЮАР, где находятся единственные в мире шахты, в которых добывается только платина. За 1997-2006 гг. производство платины возросло на треть, тогда как потребность в катализаторах для автомобильной промышленности увеличилась более, чем в полтора раза.

Платина и палладий взаимно заменимы, но родию нет альтернативы, и его вынуждены покупать по любой цене. Тройская унция этого металла стоит $6,500 – родий в 8 раз дороже золота – и он считается одним из самых дорогих на Земле металлов. 87% его годовой добычи используется для производства каталитических конвертеров.

Джереми Кумбс, аналитик компании Johnson Matthey, утверждает, что количество металла, используемого в каталитическом блоке, зависит от размера автомобиля, используемого топлива и степени строгости местных норм выбросов, и оно составляет от 1-2 г на малолитражный автомобиль в странах с "либеральными" нормами до 12-15 г на грузовик в США. Соответственно, это добавляет от 25 до нескольких сотен долларов к себестоимости автомобиля, что в масштабах, например, компании "Тойота", продавшей в прошлом году 2.5 млн. автомобилей, выливается в астрономические суммы.

В катализаторных блоках часто используются сотовые структуры для увеличения контактной поверхности (достигающей площади двух футбольных полей в одном блоке). Катализаторы наносятся как можно более тонким слоем, чаще всего путём осаждения металлов из растворов их солей на керамическую матрицу. В процессе эксплуатации при высоких температурах происходит агломерация частиц металла, что уменьшает площадь поверхности и эффективность очистки газов, и преодоление этого эффекта является основной задачей, стоящей перед конструкторами каталитических конвертеров.

В августе этого года компания Nissan объявила о разработке нового способа преодоления эффекта агломерации, основанного на использовании нанотехнологий. По утверждению представителей компании, этот метод позволит снизить расход металла вдвое. В прошлом месяце поступило сообщение от концерна Mazda : разработана методика фиксации наночастиц платиновых металлов в керамических сферах, что сокращает потребность в платиноидах на 70-90% без снижения эффективности работы конвертера. Но до сих пор отсутствуют независимые подтверждения достоверности подобных заявлений.

Поскольку отказ от использования платиноидов в производстве каталитических конвертеров маловероятен, исследователи пошли иным путём: альтернативой должны послужить устройства низкотемпературного катализа. Разработчики топливных элементов, где электричество генерируется за счёт окисления водорода с образованием водяного пара, заняты поисками замены платине. Шванк утверждает, что использование никеля в портативных установках риформинга углеводородного топлива с получением водорода для топливных элементов, являющихся источником питания электромобиля, достаточно перспективно.

Несмотря на успехи разработок в области сокращения потребления металлов платиновой группы при производстве автомобильных каталитических конвертеров, проблема далека от решения. С 2000 года мировое производство автомобилей выросло с 56 млн. в год до 66 млн. и темпы роста, по мнению консалтинговой компании Global Insight из Уолтама (штат Массачусетс) не проявляют тенденции к замедлению.

"На Земле просто отсутствуют запасы платины и родия, необходимые для удовлетворения потребностей производителей каталитических конвертеров", - говорит Шванк. Конечно, спрос подстёгивает добычу платиноидов, но лишь немногие аналитики ожидают снижение цен вследствие её роста. И это тормозит развитие других технологий, нуждающихся в платиновых металлах, например, разработку топливных элементов.
Тему специально взял сравнительно далёкую от того, что я обычно перевожу, скажем, на работе: она не имеет отношения к медицине или биологии. Хочу попросить понимающих людей оценить качество перевода.