Elohopea – Espanjan nestemäinen rikkaus
Herätkää!-lehden Espanjan-kirjeenvaihtajalta
OLETKO katsonut lämpömittarin lukeman äskettäin? Jos olet, on hyvin mahdollista, että katsoit elohopealämpömittaria. Kenties mietit, mistä mittarisi elohopea on saatu. Se voisi hyvin olla peräisin Almadénin kaivoksesta Espanjasta, jossa on maailman rikkain elohopeaesiintymä. Runsas neljännes maailman elohopean tuotannosta saadaan tästä malmijuonteesta.
Elohopea on nimensä mukaisesti hyvin liikkuvaa, liukasta, hopean väristä nestemäistä metallia. Nykyään elohopealla on yli 3000 käyttötarkoitusta. Miten sitä saadaan?
Geologien mukaan kahdeksan alkuainetta muodostaa yli 98,5 prosenttia maan kuoresta ja muut ainakin 95 alkuainetta, elohopea mukaan luettuna, muodostavat vain 1,5 prosenttia maan kuoresta. Sen vuoksi elohopeaa ei ole helppo löytää.
Elohopea luonnossa
Maapallon syntymisen aikaan elohopea oli yksi niistä kuumista nesteistä, jotka työntyivät täyttämään joissakin maan kuoren osista olleita halkeamia ja rakoja. Joissakin tapauksissa se säilyi nestemäistä elohopeaa sisältävinä taskuina, mutta enimmäkseen se yhdistyi rikkiin muodostaen elohopeasulfidia eli sinooperia. Tätä mineraalia sisältävä kallio on punertavaa. Lähemmin tarkasteltuna se näyttää täplikkäältä. Punaiset täplät sisältävät arvokasta elohopeaa, joka erotetaan malmista vähitellen siten, että malmi louhitaan, murskataan ja pasutetaan, ja näin syntyvä höyry tislataan ja tiivistetään, minkä jälkeen elohopea erotetaan lauhteesta suodattamalla tai sekoittamalla.
Milloin ihminen löysi ensi kerran elohopeaa? Erään tietolähteen mukaan elohopeaa on löydetty jo vuoden 1500 eaa. paikkeille ajoitetuista egyptiläisistä haudoista. Voimme löytää täsmällisen viittauksen tähän metalliin Theofrastoksen (Aristoteleen oppilaan) kirjoituksista. Hän kuvaili noin vuonna 300 eaa., miten ”nestemäistä hopeaa” valmistettiin yksinkertaisesti jauhamalla sinooperia yhdessä etikan kanssa kupariastiassa. Todellisuudessa tällaisessa jauhamisessa voitiin erottaa pieniä määriä vapaata elohopeaa, mutta ei voitu vapauttaa yhdisteenä olevaa elohopeaa.
Plinius vanhempi kertoi noin vuonna 50, että Sisaposta Espanjasta (mahdollisesti nykyään Almadénina tunnetulta alueelta) vietiin joka vuosi noin 5000 kiloa sinooperia, ja se kuljetettiin Roomaan, missä sitä käytettiin sinooperinpunaiseen väriaineeseen. Elohopeaa käytettiin ”jalometallin”, kullan, talteenotossa sekä kultauksissa kullan kanssa.
Arabit alkoivat tunkeutua Iberian niemimaalle 700-luvun alussa. Tätä arabi ja muslimimiehitystä kesti 800 vuotta. Tänä aikana arabit edistivät Almadénin elohopeakaivosten hyväksikäyttöä. Sen vuoksi suuri osa nykyisestä elohopean käsittelyyn liittyvästä espanjalaisesta sanastosta juontuu arabian kielestä. Esimerkiksi kaupungin koko nimi, Almadén del Azogue, on peräisin arabialaisista sanoista al-madin ’kaivos’ ja az-za’uq ’elohopea’, siis elohopeakaivos. Elohopean saamiseksi käytettävää höyryn lauhdutuskammiota tarkoittava espanjalainen sana aludel johtuu arabialaisesta sanasta al-’utal, joka viittaa elohopeahöyryn nesteyttämisessä käytettyyn säiliöön. Almadénissa ennen vanhaan käytetyt uunit tunnettiin nimellä jabecas, joka on peräisin arabialaisesta sanasta sabīka ’valuharkko’. Vastaavasti uunien rakentajien nimityksenä oli joko albañiles, joka juontuu sanasta al-bannâ ’muurari tai rakentaja’, tai alarifes, joka tulee sanasta al-arīf ’opettaja eli taidollinen’.
Espanjan kuningas Alfonso VII valloitti Almadénin takaisin vuonna 1151, ja seuraavina vuosisatoina Espanjan kruunu luovutti kaivoksen yksityiseen käyttöön. 1900-luvulla kaivoksen johto siirrettiin hallintoneuvoston käsiin, joka on jatkuvasti asteittain nykyaikaistanut kaivosta aina tähän päivään saakka.
Tislausmenetelmät kautta vuosisatojen
Alkeelliset elohopean hankkimismenetelmät eivät olleet kovinkaan tehokkaita. Esimerkiksi 1600-luvulla työntekijät saattoivat täyttää uudet kuilu-uunit kivillä, jotka oli poltettu arabien jabeka-uuneissa ja sen jälkeen heitetty niistä pois, ja niistä voitiin vielä saada tuntuvat määrät elohopeaa. Ensimmäinen kuilu-uuni asennettiin vuonna 1646. Kahdessa vuodessa niitä rakennettiin vielä yhdeksän, ja lopulta käytössä oli kuusitoista uunia. Se nosti vuoden 1646 128 tonnin tuotannon 350 tonniin vuonna 1776.
Mihin elohopeaa käytetään
Vuosisatojen vieriessä elohopean käyttötarkoitukset moninkertaistuivat. 1500-luvulla sveitsiläissyntyinen alkemisti ja fyysikko Paracelsus käytti elohopeaa syfiliksen hoitoon. Vuonna 1558 Bartolomé de Medina paransi hopean uuttamismenetelmää liittämällä siihen elohopean käytön. Italialainen fyysikko Torricelli keksi vuonna 1643 ilmapuntarin, ja hän käytti elohopeapatsasta ilmanpaineen määrittelemiseksi. Saksalainen tiedemies Gabriel Fahrenheit keksi vuonna 1720 lämpömittarin, jollaisella lääkäri tai sairaanhoitaja mittaa lämpötilasi. Fahrenheit varusti laajenevan elohopeapatsaan sisältämän putken asteikolla jakamalla veden jäätymis- ja kiehumispisteen välisen osan 180 asteeseen, Celsius myöhemmin sataan asteeseen.
Elohopealle löydettiin uutta ja vähemmän rauhanomaista käyttöä E. C. Howardin keksittyä räjähdyselohopean, sillä sitä käytettiin 1960-luvulle asti räjähdysaineiden sytyttämiseen. Käyttötarkoitusten luettelo on paisunut lumivyöryn tavoin meidän vuosisadallamme ja sisältää maanviljelyksen ja teollisuuden, sienimyrkkyjä, sähkökytkimiä ja elohopeaparistoja mainitaksemme vain muutamia. Elohopeahöyryä on ultraviolettilampuissa ja maanteitä valaisevissa elohopealampuissa. Joissakin tapauksissa elohopeahöyryä käytetään vesihöyryn asemesta voimakoneissa. Lisäksi tätä monipuolista metallia on käytetty hampaiden paikkaukseen hopea- ja tina-amalgaameina eli -seoksina. Näin käytettynä sitä ei ole todettu myrkylliseksi.
Elohopea – ystävä vai vihollinen?
Tämä on aiheellinen kysymys, sillä 20 viime vuoden aikana ihminen on joutunut karvaasti oppimaan, että elohopea on palvelija, jota täytyy tiukasti valvoa. Monissa maissa, Japani, Kanada, Ruotsi ja Suomi mukaan luettuina, on kertynyt yhä enemmän todisteita siitä, että elohopea on eräissä muodoissaan myrkkyä, joka vaikuttaa sekä ihmisiin että eläimistöön.
Eräistä kaloista ja riistalinnuista on tutkimuksissa löytynyt epätavallisen paljon elohopeayhdisteitä. Näitä liikamääriä on jäljitetty teollisuuslaitoksiin, jotka ovat päästäneet ympäristöönsä elohopeaa muiden jätetuotteiden ohella, ja myös metyylielohopeaa sisältäviin sienimyrkkyihin. Kun tämä yhdiste pääsee ravintoketjuun, seuraukset ovat onnettomat.
Metyylielohopea on erityisen vaarallista raskaana oleville naisille, koska sillä on taipumus kerääntyä sikiöön ja aiheuttaa aivovaurioita syntymättömälle lapselle. Vuonna 1969 New Mexicon osavaltiossa Yhdysvalloissa muuan perhe sai myrkytyksen syömällä sellaisen sian lihaa, jota oli ruokittu metyylielohopealla käsitellyllä viljalla. Kolme lasta vammautui pahasti, ja neljäs, joka sai myrkytyksen ollessaan äitinsä kohdussa, syntyi sokeana ja henkisesti jälkeenjääneenä. Japanilaisen Minamatan kaupungin alueella elohopeamyrkytys saavutti epideemisen laajuuden, ennen kuin lääkärit saivat lopulta selville syyllisen – läheisen tehtaan laskuputkestaan ulos syytämän metyylielohopean, joka saastutti kalat, tärkeimmän paikallisen ravinnonlähteen.
Käynti Almadénin kaivoksilla
Almadén on noin 11000 asukkaan kaupunki, paikka jossa puhtaat, valkoiset yksi- ja kaksikerroksiset talot seisovat riveissä. Kulkiessamme kaivoksille mieleemme jäi eritoten se, että kaduilla oli paljon miehiä, jotka vain seisoskelivat ja juttelivat keskenään tai jotka silloin tällöin maistelivat copitaa eli pientä lasillista konjakkia tai anislikööriä. Miksi nämä miehet olivat kaduilla? Siksi, että elohopeahöyryjen myrkyllisen vaikutuksen ynnä kivipölykeuhkon saamisen alituisen vaaran vuoksi elohopean louhijat voivat työskennellä maan alla vain kahdeksana päivänä kuukaudessa. Elohopeahöyryt aiheuttavat elohopeamyrkytykseksi kutsutun taudin, joka vaikuttaa aivosoluihin ja johtaa raajojen alituiseen vapinaan. Kivipölykeuhko aiheuttaa keuhkojen kovettumisen, ja sille on tyypillistä hengästyneisyys. Näiden vaikutusten välttämiseksi tai saattamiseksi mahdollisimman vähiin kaivosmiehet työskentelevät yhden päivän ja pitävät seuraavat kaksi päivää (tai kolme päivää, jos sunnuntai sattuu mukaan) vapaata. Turvallisuutta lisää myös se, että oltuaan kolme kuukautta kaivoksessa he työskentelevät yhden kuukauden ulkona maan pinnalla.
Kaupunki ja kaivos on rakennettu suoraan melkein pystysuoran sinooperijuonteen päälle. Kaivoksessa on kolme kuilua, joiden nimet ovat ”San Miguel”, ”San Joaquín” ja ”San Teodoro”. Me kävimme tarkkailemassa toimintaa San Joaquínin kuilussa, joka ulottuu 488 metrin syvyyteen.
Malmipitoisen kallion poraus on raskainta ja vaarallisinta työtä, mutta meitä kiinnosti enemmän maan pinnalla tapahtuva jalostaminen. Ensi vaihe on se, kun sinooperikivillä lastatut kaivosvaunut saapuvat. Niitä tulee ylös kaksi kerrallaan, ja kummassakin on noin 750 kiloa kiviä.
Kuilun suulta kivet siirretään kahteen suureen murskauskoneeseen, jotka hajottavat ne sorakokoon. Sieltä kivimurska jatkaa matkaansa varastoon, josta se kuljetushihnan avulla syötetään neljään uuniin. Nämä nykyaikaiset, nelikerroksisen talon korkuiset uunit ovat monitaso- eli moniarinaisia uuneja. Almadénin uuneissa on kahdeksan tasoa. Mineraalimurska aloittaa matkansa ylimmästä tasosta, ja kiertävät siivet pitävät sen liikkeessä työntäen sitä kohti aukkoja, joista se voi pudota alemmalle tasolle. Elohopeahöyryn vapauttamiseksi tarvitaan 800 asteen lämpötila. Höyry kulkee vesijäähdytteisen putkiston läpi, jossa se tiivistyy nestemäiseksi elohopeaksi.
Kuitenkin paljon arvokasta elohopeaa jää myös poltosta ja lauhduttamisesta syntyvään harmaaseen jätteeseen. Tähän jätteeseen sekoitetaan kalkkia ulkosalla olevissa pöydissä. Kasvonsa suojanneet työläiset haraavat jatkuvasti seosta, niin että haratusta aineesta lähtee muutaman sekunnin välein juoksemaan pieniä elohopeapuroja. Kalkki ja haraaminen auttavat pieniä elohopeapisaroita sulautumaan yhteen ja muodostamaan siten käärmettä muistuttavan virran, joka valuu alas pieneen pozoon eli altaaseen. Tästä tehtaan osasta elohopea viedään almacéniin eli varastorakennukseen, jossa se varastoidaan sammioihin, kunnes se mitataan rautapulloihin. Näihin pulloihin mahtuu 34,5 kiloa, jolle vakiopainolle Lontoon ja New Yorkin pörssi määrää hinnan.
Ollessamme varastorakennuksessa panemme merkille elohopean mielenkiintoisia ominaisuuksia. Valaistakseen erästä seikkaa muuan työntekijä kiipeää elohopeasammioon. Sen sijaan että hän vajoaisi nesteeseen, hän pysyy täysin sen pinnalla! Se vaikuttaa hyvin oudolta. Mutta tajutessamme, että elohopea on 13,5 kertaa vettä tiheämpää (noin 1,2 kertaa lyijyä raskaampaa), emme enää ihmettele, miksi se kannattaa miehen painon melkein yhtä hyvin kuin jähmeä esine. Sitä paitsi elohopea on ainut metalli, joka on nestemäinen normaaleissa lämpötiloissa. Se muuttuu jähmeästä nestemäiseksi –39 asteessa ja kiehuu +357 asteessa. Toinen elohopean omituisuus on, että se on neste, jota ihminen voi koskettaa kastumatta. Tämä johtuu sen voimakkaasta koheesiosta, sen suuresta pintajännityksestä.
Seuraavaksi vierailimme tutkimuslaboratoriossa, jossa laboratoriopäällikkö selvitti meille päivittäin suoritettavaa yksityiskohtaista valvontaa, jossa tarkastetaan elohopean laatu sekä kaivoksesta tulevan malmin pitoisuus. Laboratorio valvoo kaikkien tislaukseen käytettävien aineiden koostumusta ja selvittää samalla tavalla kaikkien lopputuotteiden koostumuksen, olkootpa ne sitten kiinteitä aineita, nesteitä tai kaasuja. Meille kerrottiin, että Almadénissa tuotettavan elohopean puhtaus on 99,997 prosenttia, jota puhtaampaa on vain luonnossa oleva ja silloin tällöin kaivoksen taskuista löytyvä vapaa elohopea.
Almadénin kaivoksen sinooperimalmista saadaan 7–11 prosenttia elohopeaa, ja se on osoittautunut maailman rikkaimmaksi sinooperimalmiesiintymäksi. Muita hyvin tuottoisia kaivoksia sijaitsee Jugoslaviassa ja Italiassa. Mutta vaikka satoja vuosia on kulunut, Almadén on yhä ensi sijalla. Kuilut menevät yhä syvemmälle, ja sinooperikalliota löytyy jatkuvasti. Itse asiassa Almadénissa on niin paljon sinooperia, että valtio on varannut hyödyntämisoikeuden kaikkeen sikäläiseen malmiin 25 kilometrin säteellä Almadénista.
Kun seuraavan kerran katsot lämpömittaria tai käytät nykyaikaista salamavalokameraa tai kurkistat peiliin, voit miettiä niiden miesten ponnisteluja ja kekseliäisyyttä; jotka vuosisatojen kuluessa kehittivät monikäyttöisen elohopean louhinta- ja jalostusmenetelmiä ja monia käyttötarkoituksia.
[Kuva s. 21]
Murskaus- ja uunilaitos näkyvät vasemmalla ja tislausputkisto oikealla