„Říká se, že když chcete přespat ve volné africké krajině, musíte si udělat ohrádku z aut a stan postavit uvnitř, aby se přes vás nepřehnali sloni. Raději ale bydlíme v ubytovnách nazývaných ,lodge‘ nebo na farmách, je to příjemnější,“ popisuje Vojtěch Ettler okolnosti svého výzkumu, za který v loňském roce získal nominaci na Cenu předsedy Grantové agentury ČR.
Profesor Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze Vojtěch Ettler zkoumá v Africe skládky po těžbě a zpracování kovů, aby se daly snížit jejich dopady na přírodu a zdraví lidí. Zjišťuje však také, jestli by z nich ještě nešlo bezpečně získat cenné suroviny.
K vědecké práci, která ho zajímá celý profesní život a kvůli níž procestoval Namibii, Botswanu a Zambii a také Brazílii, se geochemik Vojtěch Ettler dostal díky tomu, že mluví francouzsky.
„V druhé polovině devadesátých let jsem se jako student pátého ročníku Přírodovědecké fakulty podílel na výzkumu vrchovištních rašelinišť v českém pohraničí,“ vypráví. Rašeliniště jsou vlastně živé kroniky našeho světa. Zachycují dešťovou vodu a zůstávají v nich látky, které voda obsahovala. A jak rašeliník roste a v čase se pod ním postupně hromadí rašelina, dá se použít jako takzvaný geochemický archiv, protože z vrstev rašeliny je možné vyčíst složení atmosféry až tisíce let do minulosti.
„Třeba těžbu a zpracování olova a stříbra z dob říše římské je možné poznat ve starých vrstvách evropských rašelinišť. Znečištění se totiž atmosférou může šířit na velké vzdálenosti. Do rašelinišť se zapsalo i zpracování kovů ve středověku a opravdu podstatný nárůst koncentrací kovů je znatelný od začátku průmyslové revoluce,“ popisuje Vojtěch Ettler.
Na základě výzkumu rašelinišť napsal diplomovou práci. Podstatné však pro jeho budoucnost také bylo, že vedoucí na geochemickém terénním kurzu si tehdy všiml, že si v hospodě po obědě čte knížku ve francouzštině. Pár měsíců poté nějakého šikovného studenta, který tímto jazykem mluví, hledal Zdeněk Johan, český geolog a mineralog světového renomé, který po roce 1968 zůstal pracovat ve Francii. Vojtěch Ettler získal doporučení a přesunul se k jinému projektu. Nehledal už stopy po metalurgické činnosti v rašeliništích, ale zkoumal dopady těžby a zpracování na současnou přírodu i lidské zdraví.
Odběr půdních profilů v těžební oblasti severní Namibie (Vojtěch Ettler v půdní sondě). (Foto: Tereza Zádorová)
Miliardy tun odpadů ročně
Zdeněk Johan, který francouzsky mluvícího studenta hledal, byl tehdy vědeckým ředitelem francouzské geologické služby a mimo jiné rozjížděl projekt mapování odpadů z metalurgických provozů. Vojtěch Ettler získal francouzské stipendium a strávil tři roky zčásti pracemi v laboratořích v Orléansu a zčásti terénním výzkumem historických strusek, které zůstaly na Příbramsku po tavení stříbrných a olověných rud.
Díky tomuto výzkumu získal doktorát a vrátil se zpět na svoji alma mater. Kromě jiného se zabývá výzkumem odpadů, které zůstávají po těžbě a zpracování kovových rud. Dnes je profesorem v Ústavu geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.
Lidská civilizace se vyvíjela díky těžbě a zpracování nerostných surovin. „A neobejde se bez nich ani dnes, nejsme schopni je zatím nahradit,“ zdůrazňuje profesor Ettler. Příkladem může být třeba měď, kterou těžíme odnepaměti a která díky své výborné elektrické vodivosti stále nachází uplatnění od stavebnictví přes energetické sítě až po elektronické součástky.
„Mědi se ve světě ročně spotřebuje asi 27 milionů tun. Jen pět milionů tun z toho je recyklovaný kov. Z těžby primárních ložisek tedy pochází asi 22 milionů tun,“ vysvětluje profesor Ettler. „Ovšem vzhledem k nízkým obsahům kovu v těžené hornině je na získání jediné tuny mědi nutné vytěžit asi 200 tun materiálu, z něhož většina skončí jako odpad na haldách.“
Podobně je to i s dalšími kovy, ať už jde o nikl, olovo, zinek nebo třeba zlato. I ty se skrývají v obrovském množství vytěženého materiálu, který se musí technologicky zpracovat. Po těžbě a zpracování rud tak vznikají ve světě desítky miliard tun odpadů ročně.
Využitelné suroviny ukryté na haldách
Na ty se profesor Ettler zaměřil ve svých výzkumech. Chtěl vědět, jak deponie těchto odpadů působí na své okolí, na životní prostředí i na zdraví lidí, kteří v jejich bezprostředním i vzdálenějším okolí žijí. Ale zkoumá také, kolik v odpadu zůstalo nevyužitého kovu.
„Zjišťujeme, že v odpadech po těžbě a metalurgii uložených na starých haldách odpadů vždycky nějaký kov ještě zůstane. Dnešní technologie jsou dokonalejší, takže se ukazuje, že díky vysokým obsahům kovů je vlastně materiál z hald po staré těžbě zajímavější než současná primární ložiska suroviny,“ hodnotí Vojtěch Ettler.
Ve výzkumu podpořeném Grantovou agenturou ČR se zaměřil hlavně na odpady přivezené z předchozích expedic do Afriky. Právě na tomto světadíle bývají haldy odpadů často špatně zabezpečené a také dosud nevyužité. „Mapujeme, v čem jsou největší rizika a jak by bylo možné nejlépe chránit přírodu i lidi,“ říká profesor Ettler, „a také jaké technologické postupy navrhnout pro efektivní získání tzv. strategických či kritických surovin z těchto odpadů, například dnes žádaného kobaltu, gallia nebo germania.“
Díky tomuto výzkumnému projektu se podařilo napsat knihu o metalurgických struskách Metallurgical Slags vydanou v prestižním vydavatelství Royal Society of Chemistry, v níž profesor Ettler figuruje jako jeden ze dvou hlavních editorů a do níž přispěl několika kapitolami.
Obálka knihy o metalurgických struskách, která vznikla v rámci grantového projektu Grantové agentury ČR a kterou vydalo prestižní vydavatelství Royal Society of Chemistry.
Přes potraviny až do lidského těla
Toxické prvky z odpadů po těžbě a zpracování kovů mohou pronikat do jednotlivých složek životního prostředí, například do půd nebo do podzemní či povrchové vody. V pouštních a semiaridních oblastech Afriky, jako je třeba Namibie, je však problémem jemný prach z odkališť, který silný vítr roznáší na obrovské vzdálenosti.
„Již dříve jsme dělali výzkumy přímo na kasavě,“ vypráví Vojtěch Ettler. Kasava, známá také pod názvy maniok nebo tapioka, je tropická rostlina, jejíž hlízy slouží k přípravě pokrmů, obvykle se z nich dělá kaše. Její listy se také pojídají jako salát. „Třeba při výzkumu v Zambii, v oblasti kvůli těžbě mědi zvané Copperbelt, naši vědci potvrdili, že měď, zinek, kobalt, olovo a arzen se ve větší míře akumulují v hlízách kasavy. Toxické látky se tak hromadí v organismu lidí, kteří kontaminovanou kasavu pravidelně konzumují.“
Hlavní problém ale tkví v prachových částicích přenášených větrem z důlních oblastí. Ty ulpívají na listech a často je nelze před přípravou salátu odstranit. Lidé v chudých oblastech Afriky často nemají ani čistou vodu, aby si mohli listy plodin důkladně omýt.
„Bohužel často vidíme, že si v kontaminované půdě nebo v blízkosti těžebních areálů hrají děti a nevědomky se nadýchají nebo spolykají velké množství prachu s vysokým obsahem potenciálně toxických prvků. Například v kyselém prostředí žaludku se takové částice snadno rozpouštějí a toxické prvky se dostávají do krevního oběhu a mohou vést k vážným zdravotním problémům. To jsme schopni simulovat pomocí laboratorních experimentů a navrhujeme opatření, která povedou k minimalizaci takových rizik“ popisuje Vojtěch Ettler.
„Výsledky publikujeme nejen v odborných publikacích, ale distribuujeme je prostřednictvím afrických kolegů i místním samosprávám, které mohou naše poznatky využít třeba při remediaci již existujících kontaminací. V Africe to ale bohužel jde hodně pomalu.“
Terénní laboratoř pro odběry vzorků vod v zambijském Copperbeltu. (Foto: Ondřej Bábek)
Laboratoře v Africe i na Albertově
Profesor Ettler spolu s kolegy provádějí některé analýzy přímo v afrických laboratořích s tamními odborníky, zejména při práci v Namibii, Zambii a Botswaně. Moderní přenosné přístroje také umožňují měřit přímo v terénu. Většina vzorků ale putuje až do laboratoří Přírodovědecké fakulty na pražském Albertově. Tady jsou k dispozici další přístroje, například hmotnostní spektrometrie s multikolektorovou detekcí, která je vhodná pro měření izotopového složení těžkých prvků, jako jsou olovo, měď, zinek, stříbro, thalium nebo rtuť.
„Díky tomu můžeme velmi přesně sledovat, jak tyto prvky migrují do různých prostředí, jaké procesy probíhají mezi odpadem, půdou, atmosférou, rostlinou a podobně,“ popisuje Vojtěch Ettler a dodává: „Naši laboratoř, kterou dnes využívají i vědci z jiných oborů, vybudoval můj dnešní kolega profesor Martin Mihaljevič. Mimochodem, právě on byl před lety mým školitelem, když jsem ještě jako student zkoumal rašeliniště…“
prof. RNDr. Vojtěch Ettler, Ph.D. (1974)
Vystudoval Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy v Praze a Université d’Orléans ve Francii. V současnosti působí v Ústavu geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. Zaměřuje se na environmentální mineralogii a geochemii s důrazem na chování odpadů z vysokoteplotních technologií a kontaminaci životního prostředí v těžebních oblastech. Svůj výzkum provádí nejen v Evropě, ale také v dalších oblastech světa včetně subsaharské Afriky. V roce 2024 byl za projekt zabývající se tímto výzkumem nominován na Cenu předsedy Grantové agentury ČR.
Úvodní fotografie: Odběry vzorků na odkališti důlních odpadů v pouští oblasti západní Namibie (Vojtěch Ettler vlevo).
(Foto: Tereza Zádorová)
Fotografie Vojtěcha Ettlera: Petr Jan Jurečka