Gdy w XVIII wieku rewolucja przemysłowa opanowała świat, naukowcy poszukiwali inspiracji w otaczającym ich środowisku. Urodzony w Wernigerode na Rudawach, Martin Heinrich Klaproth był aptekarzem, ale przede wszystkim uzdolnionym chemikiem, który krok po kroku zdobywał uznanie otoczenia, pnąc się po szczeblach kariery. W swoich eksperymentach powracał do dziwnej rudy, z której nie można było otrzymać metalu. Pracując w berlińskim laboratorium, w roku 1789 otrzymał z „Pechblendy” żółty proszek, który następnie wygrzewał z węglem. Otrzymany czarny proszek Klaproth określił jako nowy pierwiastek chemiczny, nadając mu na cześć odkrytej 8 lat wcześniej planety, nazwę – Uran.
W rzeczywistości dopiero 52 lata później Francuz – Eugène-Melchior Péligot otrzymał metaliczny uran. W początkowym okresie nie dostrzegano w uranie nic nadzwyczajnego. Ponadto nie uważano go za szkodliwy dla zdrowia, a z uwagi na kolorystykę jego związków chemicznych, tlenki uranu wykorzystywano do barwienia szkła i zdobienia porcelany. Szkło barwione uranem – tzw. szkło uranowe charakteryzuje się piękną barwą, zwykle żółtą lub zieloną. Po raz pierwszy świadomie uzyskał je wspomniany wcześniej Klaproth. Choć okazało się, że już wiele wieków wcześniej Rzymianie produkowali barwne szkło, nieświadomie wykorzystując związki uranu.
Również w średniowieczu produkowano podobne szkło, jednak na bardzo ograniczoną skalę. Ponieważ rudy uranu składowano przez wieki na rudawskich hałdach, w naturalny sposób ulokowano tam pierwszą wytwórnię barwnika uranowego, która powstała w rejonie Jachymowa. Rosnące zapotrzebowanie na barwniki przełożyło się również na wzrost cen związków uranu. W tym momencie odpad stał się cennym surowcem. Produkowane wyroby ze szkła uranowego bardzo szybko podbiły gusta użytkowników, a już w połowie XIX wieku zapanowała swoista moda na posiadanie wyrobów z tego typu szkła. W początkowym okresie stosowano dodatek uranowego barwnika na poziomie kilkunastu procent, stopniowo schodząc do kilku procent.
Nowa twarz uranu
Prawie pół wieku później, w roku 1896 Henri Becquerel, pracując nad zjawiskiem fluorescencji, odkrył niezwykłą właściwość uranu. Chowając w biurku błonę fotograficzną, przypadkowo położył na niej związki uranu. Zauważył, że błona uległa zaczernieniu pomimo jej zamknięcia w czarnym papierze. Wyjaśnienie natury tego zjawiska okazało się brzemienne w skutkach, gdyż doprowadziło do odkrycia radioaktywności. Okazało się, że uran był zdolny do emitowania promieniowania, które rozkładało zawarte w błonie związki srebra. Od tego rozpoczyna się błyskawiczny wzrost zainteresowania właściwościami uranu.
Bomba jądrowa
W latach trzydziestych XX wieku zespół naukowców pod przewodnictwem Enrico Fermiego przeprowadził doświadczenie, bombardując neutronami uran. Zaobserwowany efekt wzbudził zainteresowanie, jednak wyjaśnienie przyniosły dopiero eksperymenty niemieckich badaczy: Otto Hahna i Fritza Strassmanna. Ciekawostką jest fakt, że pomimo apogeum rządów nazistów, w lutym 1939 roku naukowcy opublikowali pracę dotyczącą rozszczepienia jądra atomowego. Szalejąca cenzura i wszechobecna tajemnica wojskowa nie dotyczyła prac naukowych i właśnie tą drogą tak cenna informacja przedostała się w świat. Dzięki tej pracy naukowcy zwrócili uwagę brytyjskich kręgów wojskowych na możliwość uzyskania nowej, całkowicie nieznanej broni.
Ograniczeni możliwościami technicznymi, a przede wszystkim finansami, Brytyjczycy postanowili uświadomić Stany Zjednoczone o zagrożeniu płynącym z opisanych przez Niemców badań. Od tego momentu wszystko potoczyło się błyskawicznie. W ramach projektu Manhattan niezależnie od siebie wyprodukowano trzy bomby jądrowe, z których dwie wykorzystywały wzbogacony uran oraz jedną bazującą na syntetycznie wyprodukowanym plutonie jako materiale rozszczepialnym. Dwie z nich eksplodowały w sierpniu 1945 roku nad Hiroshimą (uranowa) i Nagasaki (plutonowa). Świat zamarł.
Tymczasem w ZSRR – skąd pozyskać uran?
Wydawałoby się, że zaskoczony powinien być również Związek Radziecki, aczkolwiek rzeczywistość wyglądała zupełnie inaczej niż oficjalna propaganda. Radziecki program zmierzający do budowy własnej bomby atomowej tak naprawdę nabrał tempa już po 20 września 1942 roku, kiedy Główny Komitet Obrony ZSRR zalecił naukowcom zrzeszonym w Akademii Nauk ZSRR zdwojenie wysiłków nad pracami. Najpoważniejszym problemem był brak rud uranu. Co prawda na mocy umowy Land-Lease Alianci dostarczyli ZSRR w 1943 roku około 230 kg uranu i jego związków, jednak była to ilość całkowicie niewystarczająca do podjęcia zakrojonych na szeroką skalę eksperymentów. Rodzime złoża były prawie nieodkryte, a pojedyncze kopalnie znajdowały się na etapie rozruchu. Istniała pilna potrzeba systematycznego poszukiwania źródeł uranu, zarówno na terenie ZSRR, jak i również w strefie planowanych wpływów ZSRR.
Pierwszą zdobyczą było złoże przejęte w listopadzie 1944 roku w Bułgarii, w którym w styczniu 1945 roku rozpoczęto wydobycie rud uranu. W miarę wkraczania Aliantów i wojsk ZSRR na teren Niemiec rozpoczął się wyścig, którego celem było przejęcie niemieckich naukowców, technologii produkcyjnych oraz generalnie wszystkiego co mogło mieć jakąś wartość dla zwycięzców. Jednym z priorytetowych zdań było poszukiwanie ludzi, wyników badań oraz aparatury powiązanej z niemieckim programem budowy bomby atomowej. Chociaż w tym przypadku Amerykanie mieli więcej szczęścia, to jednak radzieckie grupy poszukiwawcze pozyskały kilkaset ton uranu z terenów Czechosłowacji, Austrii i Niemiec. Dodatkiem było archiwum Instytutu Fizyki im. Cesarza Wilhelma oraz grupa około 300 Niemców mniej czy bardziej specjalizujących się w tematyce, którzy włączeni zostali do radzieckiego programu atomowego.
W czerwcu 1945 roku Rosjanie „opiekowali się” już kopalniami w czeskim Jachymowie, a po terytorium niemieckich Rudaw buszowała grupa poszukiwawcza NKWD. Dążąc do szybkiego nadgonienia opóźnienia w stosunku do USA, ZSRR wymusił podpisanie odpowiednich umów, które narzucały intensyfikację prac wydobywczych oraz wysyłki rud do ZSRR. Pierwszą umowę podpisano 17 października 1945 z Bułgarią, a 23 listopada tegoż roku z Czechosłowacją. W miarę postępu prac poszukiwawczo-wydobywczych podjęto decyzję o podpisaniu podobnych umów z Niemcami – 2 czerwca 1947 roku, a 15 września z Polską. W przypadku umowy z Polską warto podkreślić, że Rosjanie doskonale się orientowali w potencjale złóż ulokowanych na Dolnym Śląsku, zwłaszcza że przejęli dokumentację dyrekcji Urzędu Górniczego w Wałbrzychu oraz przeprowadzili wywiady z niemieckimi górnikami i inżynierami.
Kolejne lata nie przyniosły oczekiwanych efektów i Rosjanie szybko wycofali się z bezpośredniej kontroli nad wydobyciem uranu w Polsce. Z ich punktu widzenia ta gra nie była warta świeczki. Strategiczne znaczenie posiadały natomiast złoża w Czechosłowacji, a przede wszystkim w Niemczech Wschodnich, które okazały się uranowym Eldorado. W 1946 roku odkryto tam bardzo zasobne złoża. Od tego momentu Rosjanie działali błyskawicznie. 4 czerwca 1947 roku założyli w Moskwie przedsiębiorstwo „Wismut”, którego niemiecki oddział rozpoczął działalność pod nazwą: „Państwowy Oddział Radzieckiej Spółki Akcyjnej Przemysłu Metali Nieżelaznych Wismut”.
Podobieństwo słowa wismut i bizmut (st. niem. wismuth) miało maskować rzeczywisty powód funkcjonowania przedsiębiorstwa. Jedynym celem tego tworu znajdującego się całkowicie w rękach radzieckich było rabunkowe pozyskanie uranu. W praktyce do roku 1948 uran wywożono bezpłatnie, natomiast później Rosjanie zaczęli wliczać połowę wydobytego uranu do planów reparacyjnych. Dzięki pozyskanemu w ten sposób uranowi ZSRR był stanie już 29 sierpnia 1949 roku zdetonować swoją pierwszą bombę atomową na poligonie w Semipałatyńsku.
Skala wydobycia uranu dla ZSRR
Od zakończenia II Wojny Światowej, Rosjanie intensyfikowali wydobycie i produkcję uranu. W samym tylko roku 1950 pozyskali 54,1 ton z Bułgarii, następnie 63,6 ton z Polski i czterokrotnie więcej, bo aż 281 ton wywieziono z Czechosłowacji. Z rodzimych kopalń wydobyto 416,9 ton, natomiast z Niemiec Wschodnich pozyskano aż 1224,1 ton, co stanowiło dokładnie 60% całego uzysku uranu. Był to pierwszy rok, w którym przekroczono 1000 ton wydobytego uranu w przedsiębiorstwie Wismut. Podsumowanie całego wydobycia z lat 1946-1950 przedstawiono na rysunku poniżej.
22 sierpnia 1953 roku Sowieci zadowoleni z rozwoju kopalnictwa uranu w Niemczech wschodnich postanowili przekształcić Wismut i zadecydowali o zawiązaniu „Sowiecko-Niemieckiej Spółki Akcyjnej” (SDAG) Wismut współpracującej z rządem NRD, przekazując mu 50% udziałów. Koncern rozpoczął swoją działalność 1 stycznia 1954 roku. Maksymalne wydobycie odnotowano w roku 1962 i przekroczyło ono 7 tys. ton. Warto dodać informacje, że w okolicach znanej twierdzy Königstein podjęto na początku lat osiemdziesiątych wydobycie uranu poprzez jego wypłukiwanie bezpośrednio ze skały w złożu kwasem siarkowym, dzięki czemu wyprodukowano 6 tys. ton uranu. Natomiast nieopodal Drezna 4 tys. ton uranu pozyskano z węgla kamiennego. Większość całkowicie pozyskanego uranu (103 tys. ton) wydobyto w typowych kopalniach podziemnych w Górach Kruszcowych i Vogtland, a także w kopalniach odkrywkowych takich jak zakład w Ronneburg, który wyprodukował 113 tys. ton.
W miarę wyczerpywania bogatych złóż zagłębiono się nawet 2000 m w głąb ziemi, gdzie wysoka temperatura zmuszała do chłodzenia powietrza, co dodatkowo przekładało się na duże koszty wydobycia. Zapotrzebowanie energetyczne kopalni wynosiło 70 Megawatów, co oznaczało połowę produkcji średniej wielkości tradycyjnej elektrowni. Stanowiło to równowartość 30 ton uranu rocznie zużywanego przez elektrownię atomową (5% produkcji uranu z tego zakładu). Nie wspominamy tu o innych kosztach funkcjonowania.
Ponadto średnia zawartość uranu w rudach zmalała do 0,07% co wymagało procesowania dużych objętości rud oraz wiązało się z generowaniem ogromnych ilości odpadów. Pod koniec funkcjonowania przedsiębiorstwa Wismut koszty produkcji 1 kg uranu były 10-krotnie wyższe niż jego rynkowa cena na światowych giełdach. Pod koniec funkcjonowania infrastruktura górnicza obejmowała 180 szybów i 4200 km korytarzy podziemnych.
Informacja na temat skali wydobywania uranu w Niemieckiej Republice Demokratycznej ujrzała światło dzienne dopiero w roku 1988. Cały produkowany w NRD uran przesyłano do ZSRR, gdzie pierwotnie w całości był wykorzystywany do produkcji broni jądrowej a później także jako paliwo w elektrowniach jądrowych. Okazało się, że NRD-owski Wismut był największym producentem uranu po ZSRR, USA i Kanadzie.
Ocenia się, że pomiędzy 1946-1990 Wismut wydobył rudy zawierające w sumie 251 tys. ton uranu z czego realnie wyprodukowano 220 tys. ton uranu. Niedoskonałości procesów przerobu nie pozwalały na ilościowe oddzielenie uranu od skał złoża dlatego 31 tys. ton pozostało w odpadach.
Były bomby atomowe, a została bomba ekologiczna
W następstwie zjednoczenia Niemiec nowe władze podpisały z ZSRR umowę, na skutek której SDAG Wismut zakończył działalność w dniu 1 stycznia 1991 roku. Ponadto ZSSR oddał 50% udziału w firmie Wismut, co oznaczało, że konsekwencje prawie pięćdziesięciu lat wydobycia i przetwarzania rud uranu obarczyły w całości niemieckiego podatnika. Od samego początku było wiadomo, że działalność SDAG Wismut spowodowała ogromną ingerencję w środowisko naturalne i krajobraz kulturowy, a także była przyczyną zniknięcia wielu miast i wsi na terenach górniczych.
W 1990 roku dokonano pierwszego oszacowania szkód środowiskowych, które obejmowały 37,5 km2 terenów zajętych przez hałdy, zbiorniki osadowe oraz same zakłady wydobycia i przetwarzania, znajdujące się często w gęsto zaludnionych obszarach. Wydobycie uranu spowodowało uwolnienie radioaktywnych materiałów do atmosfery, gleby i wody. Na 48 hałdach znajdowało się 300 mln m3 zdeponowanych skał o różnym poziomie promieniotwórczości. Najbardziej znane były dwie hałdy w Ronneburg w Turyngii, sięgające 100 metrów wysokości, obejmujące 15 mln m3 skał, które nazwano nawet piramidami z Ronneburga. Ponadto przetwarzanie uranu do komercyjnego półproduktu, którym jest yellow cake, wygenerowało 160 mln m3osadów poflotacyjnych. Do tego doszło wcześniejsze wykorzystanie radioaktywnych skał jako materiału konstrukcyjnego do budowy dróg w oficjalnie szacowanej ilości 2 mln ton.
Do głównych zanieczyszczeń uwalnianych ze składowanych skał i osadów należą uran, rad, radon, a także arsen, mangan, kobalt nikiel i inne metale ciężkie. Z geologicznego punktu widzenia Góry Kruszcowe i inne eksploatowane obszary bogate były w wiele różnych rud i stąd też obecność szeregu pierwiastków. W czasach górnictwa uranu, pozyskanie innych rud nie było priorytetem i wiele z nich trafiało bezpośrednio na hałdy. W konsekwencji hałdy i osady stały się źródłem dużej ilości niebezpiecznych pierwiastków. Mogą one migrować wraz z pyłem, odciekami z hałd i stawów sedymentacyjnych lub poprzez wody kopalniane do wód gruntowych i podziemnych. W ten sposób radioaktywne związki uranu mogą być rozprowadzane na ogromne obszary.
Firma Wismut stanęła przed gigantycznym wyzwaniem, jakim było zaplanowanie i przeprowadzenie prac zabezpieczających i likwidujących ogromne zagrożenie ekologiczne i przywracających wspomniane obszary do ponownego użytkowania. Utworzona w tym celu jednostka otrzymała nazwę Wismut GmbH, a jej budżet przewidywał działanie na przestrzeni od 10 do 15 lat. Priorytetem okazało się usuwanie bezpośrednich zagrożeń dla ludzi i środowiska takich jak skażenie powietrza, gleby oraz wód gruntowych i podziemnych. Szybko okazało się, że nawet po upływie 30 lat nie zrealizowano wszystkich zaplanowanych działań. Dotychczas prace rekultywacyjne pochłonęły 6,8 miliardów Euro, a kolejne 2,1 miliarda przeznaczono na okres do 2050 roku.
Najszybciej poradzono sobie z hałdami, które w zależności od miejsca zostały przeniesione lub odpowiednio sprofilowane, zabezpieczone i pokryte warstwami gliny i ziemi. W chwili obecnej są zalesiane, a z biegiem lat spoją się z otaczającymi wzgórzami. Same kopalnie zabezpieczono, wpompowując ogromne ilości betonu, aby ostatecznie zalać większość z nich wodą. Co szczególnie ważne, wody opuszczające kopalnie są cały czas monitorowane pod kątem zawartości uranu, a w kilku miejscach uran jest oddzielany za pomocą odpowiedniej aparatury.
W ten sposób od roku 1990 do 2021 odzyskano 3350 ton uranu, który został sprzedany. Jednak największym problemem okazało się opracowanie technologii i przeprowadzenie remediacji zbiorników osadów sedymentacyjnych o łącznej powierzchni 684 hektarów i objętości 160 mln m3. Podczas odzyskiwania uranu z rudy, skały mielono, a następnie traktowano kwasem siarkowym lub ługami w zależności od rodzaju rud. Ponieważ efektywność takich procesów nigdy nie jest 100%, w osadach pozostał uran oraz inne metale. Co gorsza, te zbiorniki znajdowały się na obszarach gęsto zaludnionych. Nigdzie na świecie nie prowadzono takich prac i wyzwaniem okazało się opracowanie technologii oczyszczania takich miejsc. Działania zaplanowano do roku 2028, co jednak może okazać się niewystarczającym czasem.
Podsumowanie
Każdej akcji towarzyszy reakcja. Ta zasada odnosi się także do wydobycia początkowo bezwartościowego uranu, który z biegiem czasu stał się cenniejszy od przysłowiowego złota. Gdy odkryto łatwiejsze w eksploatacji złoża, cena uranu spadła i zaczęto przyglądać się kosztom jego pozyskania. Nieliczący się z kosztami ZSRR bardzo szybko zrezygnował z polskich kopalń, gdyż skala produkcji była znikoma w stosunku do tego co wydobywano w Niemczech Wschodnich. Z perspektywy minionego czasu warto sobie uzmysłowić, jak wiele uranu wydobyto w tym kraju i jaka część arsenału nuklearnego obecnej Rosji powstała w oparciu o pracę tysięcy górników z Saksonii i Turyngii. Natomiast dla mieszkańców Niemiec bardziej istotne jest pytanie — czy pół wieku wydobycia było warte pół wieku rekultywacji tego obszaru?
Autorzy
Łukasz Chrzanowski, Roman Marecik