Hỏi khó: Có bao nhiêu vàng trong nước biển?

Năm 1872, nhà hóa học người Anh Edward Sonstadt công bố một báo cáo về sự tồn tại của vàng trong nước biển. Kể từ đó, phát hiện của Sonstadt đã truyền cảm hứng cho rất nhiều người, từ các nhà khoa học chân chính đến những kẻ lừa đảo, tìm cách chiết xuất vàng từ nguồn nước vô tận này.

Định lượng nguồn của cải từ các đại dương

Rất nhiều nhà nghiên cứu đã cố tìm cách định lượng số vàng có trong nước biển. Nhưng để tìm được con số chính xác là không hề dễ dàng, bởi nồng độ vàng trong nước biển rất thấp (ước tính cứ một phần vàng sẽ có một nghìn tỉ phần nước).

Một nghiên cứu xuất bản năm 1988 trên Tạp chí Applied Geochemistry (Địa hóa ứng dụng) đã đo nồng độ vàng trong các mẫu nước biển được lấy từ Thái Bình Dương, cho tỉ lệ 0,03 phần nghìn tỉ. Các nghiên cứu trước đó tìm ra tỉ lệ cao hơn, khoảng 1 phần nghìn tỉ.

Khác biệt này có thể do hai nguyên nhân:

• Một là trong các mẫu nước được thu thập có tồn tại các tạp chất.
• Hai là giới hạn về công nghệ khi máy móc trong những nghiên cứu cũ chưa đủ nhạy để đo chính xác lượng vàng trong nước biển.

Để tìm được con số chính xác vàng trong nước biển là không hề dễ dàng.

Tính toán lượng vàng

Theo cơ quan National Ocean Service của NOAA, Trái đất hiện có khoảng 333 triệu dặm khối nước biển. Một dặm khối tương đương 4,17*109mét khối. Chuyển đổi ra, chúng ta sẽ có 1,39*1018mét khối nước trên các đại dương. Trong khi đó, khối lượng riêng của nước là 1.000kg/mét khối, có nghĩa Trái đất đang mang trên mình 1,39*1021kg nước biển.

Giả sử 1) nồng độ vàng trong nước biển là 1 phần nghìn tỷ, 2) nồng độ này là giống nhau ở mọi vùng biển, và 3) nồng độ có thể quy ra khối lượng, chúng ta có thể tính lượng vàng trong các đại dương theo cách sau:

• Một phần nghìn tỉ tương đương 1/1012.
• Để tính được lượng vàng trong các đại dương, lấy lượng nước biển, tức 1,39*1021 kg theo như đã tính toán bên trên, chia cho 1012.
• Ta được kết quả là 1,39*109 kg vàng.
• 1kg = 0,0011 tấn, tức ta có thể kết luận có khoảng 1,5 tấn vàng được hòa lẫn trong nước của các đại dương.
• Nếu làm tương tự như trên, nhưng với nồng độ là 0,03 phần nghìn tỉ theo các nghiên cứu gần đây nhất, kết quả sẽ là 45 nghìn tấn vàng.

Đo số lượng vàng trong nước biển

Bởi vì lượng vàng tồn tại trong nước biển là rất nhỏ, chưa kể đến việc trong nước còn có lẫn rất nhiều các tạp chất khác từ môi trường xung quanh, các mẫu nước biển cần được xử lý trước khi đưa vào phân tích.

Làm giàu là quá trình cô đặc lượng vết của vàng trong các mẫu thử, để sản phẩm đạt được nằm trong phạm vi tối ưu cho hầu hết các phương pháp phân tích. Có thể thực hiện theo các cách sau:

• Loại bỏ nước thông qua quá trình bay hơi, hoặc bằng cách đóng băng nước trước khi làm thăng hoa khối băng đạt được. Tuy nhiên, cách này sẽ tạo ra một lượng lớn muối tồn dư, số muối này cần được tách khỏi sản phẩm cô đặc trước khi phân tích.
• Chiết bằng dung môi, là kỹ thuật trong đó các thành phần khác nhau trong một mẫu thử sẽ được tách riêng dựa trên sự hòa tan của chúng trong các dung môi khác nhau.
• Kỹ thuật hút bám, trong đó các chất sẽ bám vào các bề mặt như than hoạt tính. Để áp dụng kỹ thuật này, bề mặt sẽ được biến đổi hóa học để chỉ một mình vàng có thể bám vào.
• Kết tủa vàng bằng cách để vàng phản ứng với các hợp chất khác. Phương pháp này sẽ cần đến các bước xử lý bổ sung để tách các chất đó ra khỏi kết tủa chứa vàng.

Vàng sau đó được tách ra từ các chất hoặc vật liệu khác cùng tồn tại trong mẫu nước. Một số phương pháp phù hợp để sử dụng là lọc và ly tâm. Sau quá trình này, chúng ta có thể tìm ra lượng vàng bằng cách áp dụng các kỹ thuật dành riêng cho việc đo các chất ở nồng độ rất thấp, bao gồm:

• Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic absorption spectroscopy), đo lượng năng lượng mà một mẫu thử hấp thụ ở các bước sóng cụ thể. Mỗi nguyên tử, bao gồm vàng, hấp thụ năng lượng ở một tập hợp bước sóng riêng. Lượng năng lượng đo được sau đó sẽ được quy ra nồng độ bằng cách đối chiếu với những tham chiếu đã biết.
• Phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (Inductively coupled plasma mass spectrometry), đầu tiên các phân tử được chuyển đổi thành các ion, trước khi được sắp xếp theo khối lượng. Sự khác biệt khi đó sẽ được đối chiếu với những tham chiếu đã biết để suy ra nồng độ.

Dù vậy, cần phải nhớ rằng ngay cả khi có vô khối vàng được hòa tan trong nước của các đại dương, thì cái giá phải trả cho việc chiết xuất thứ của cải này từ nước biển có thể còn đắt đỏ hơn cả giá trị thu được.