Diepzeemijnbouw: How to Balance Need for Metals with Ecological Impacts

Om de afhankelijkheid van de mensheid van fossiele brandstoffen te doorbreken zijn miljarden kilo’s metaal nodig: een enkele windturbine kan meer dan een ton koper bevatten, en accu’s voor elektrische auto’s vragen om bergen kobalt, nikkel en mangaan. De meeste van die metalen komen nu uit mijnen op het land – vaak ten koste van ontbossing, watervervuiling en schendingen van de mensenrechten. Maar een enorme voorraad metalen op de bodem van de diepzee zou binnenkort een alternatieve bron kunnen vormen.

Hoewel bedrijven deze mogelijkheid al tientallen jaren op het oog hebben, hebben technische uitdagingen en ongunstige economische omstandigheden het werk in de exploratiefase gehouden. Er is ook een gebrek aan internationale regels om de ontluikende industrie te besturen. Maar dat zal binnenkort veranderen: De door de Verenigde Naties opgerichte Internationale Zeebodemautoriteit (ISA) legt de laatste hand aan voorschriften voor de commerciële winning van diepzeemetalen in internationale wateren. Deze regels zouden er binnen een jaar kunnen komen. De spanning die inherent is aan het vaststellen van deze regels ligt in de afweging tussen de economische belangen bij de metaalproduktie en een andere overweging: het potentieel voor milieuschade.

Voorstanders zeggen dat diepzeemijnbouw een aantal van de kwalen van de winning op het land kan vermijden en de kosten van hernieuwbare technologie kan verlagen. Maar sommige wetenschappers waarschuwen tegen een te snelle overgang van exploratie naar exploitatie, gezien het feit dat we nog maar weinig weten over het diepzeemilieu en het leven dat het ondersteunt. “In het algemeen denk ik niet dat het mogelijk is om alle risico’s objectief in te schatten,” zegt Jeff Drazen, een mariene bioloog aan de Universiteit van Hawaii in Manoa. “Dit is het slechtst beschreven ecosysteem op de planeet.”

Binnenhalen prijs op grote diepte

De belangstelling voor diepzeemineralen richt zich grotendeels op één specifieke bron: polymetaalknollen. Deze afzettingen ter grootte van een aardappel zijn rijk aan mangaan, koper, kobalt en nikkel. Zij vormen zich in de loop van miljoenen jaren wanneer opgeloste metalen neerslaan rond de kernen van organisch materiaal – vaak oude haaientanden, volgens Antje Boetius, een marien biologe aan het Max Planck Instituut voor mariene microbiologie in Bremen, Duitsland. Ze zegt dat deze knobbeltjes over de hele zeebodem verspreid zijn. Ze zijn vooral talrijk in een uitgestrekte strook van de abyssale vlakte van de oceaan die zich uitstrekt van Hawaii tot Mexico en die de Clarion-Clipperton Zone (CCZ) wordt genoemd. Nodules in de CCZ alleen al bevatten meer nikkel en kobalt dan alle bekende landreserves van die metalen.

Het ophalen van dergelijke nodules uit hun rustplaatsen- vaak meer dan drie kilometer onder de oppervlakte- is nog steeds een theoretisch voorstel, hoewel de meeste plannen een soortgelijke blauwdruk volgen: Ten eerste zouden inzamelvoertuigen zo groot als kiepwagens de zeebodem afzoeken naar sedimenten die knollen bevatten. Een verticale “stijgbuis” zou het materiaal dan naar schepen brengen die zijn uitgerust met sorteerfaciliteiten, die de waardevolle knollen eruit zouden plukken en het ongewenste sediment terug in de oceaan zouden spoelen.

Maar deze mijnbouwmethode zou noodzakelijkerwijs het mariene milieu verstoren, waardoor diepzee-ecosystemen worden veranderd die wetenschappers nog steeds proberen te begrijpen. In een studie uit 2016 in Nature vonden onderzoekers zeven nieuwe soorten (waaronder vier die nieuwe geslachten vertegenwoordigen) die tussen de knobbelbedden van de CCZ leven. “Er zijn miljoenen soorten die nog moeten worden beschreven”, zegt Lisa Levin, een mariene bioloog aan het Scripps Institution of Oceanography, die niet betrokken was bij de studie.

An Unknown Cost

Zelfs terwijl onderzoekers de basis van deze ecosystemen bij elkaar puzzelen, hebben recente studies geprobeerd te begrijpen hoe mijnbouw hen zou kunnen beïnvloeden. Boetius en haar collega’s hebben in april gepubliceerd in Science Advances dat mijnbouwvoertuigen langdurige fysieke en biologische effecten op de zeebodem kunnen hebben. Haar team bezocht opnieuw een plek in het Peru-bekken waar onderzoekers in 1989 de effecten van inzamelingsvoertuigen hadden gesimuleerd door sporen in de zeebodem uit te snijden met een op een mes gemonteerde ploeg die door een schip werd gesleept. De sporen van de ploeg waren tientallen jaren later nog duidelijk zichtbaar. Aanvankelijk “waren we absoluut geschokt,” zegt Boetius. Maar ze legt uit dat in de stabiele omgeving van de diepzee – met zwakke stromingen en een lage snelheid waarmee sediment op de zeebodem valt – het veel langer duurt voordat een gebied zich herstelt dan in ondieper water of op het land. In de oude voertuigsporen waren microben 30 procent minder talrijk dan in een nabijgelegen, niet-geploegd gebied. Ook dieren zoals wormen en zeekomkommers waren minder talrijk. “Je hebt zo’n verdichte sedimenten dat niemand er meer in kan”, zegt Boetius. “Ons experiment toont echt aan dat dergelijke fysische processen dieren en microben ervan weerhouden terug te keren om die habitat opnieuw te bevolken.”

De gevolgen van de mijnbouw zouden veel verder kunnen reiken dan de zeebodem. De sedimentpluimen die sorteerschepen terugspoelen in het water zijn vergeleken met omgekeerde schoorstenen die onder de zonverlichte oppervlaktelaag van de oceaan steken. Wetenschappers schatten dat bij het ontginnen van één knol elke dag 50.000 kubieke meter met sediment beladen water kan vrijkomen – genoeg om 10 Goodyear-blimps te vullen. Maar Thomas Peacock, een werktuigbouwkundig ingenieur aan het Massachusetts Institute of Technology die het gedrag van de pluim bestudeert met behulp van computermodellen en veldproeven, heeft ontdekt dat turbulentie de pluim verdunt, waardoor de sedimentconcentraties snel dicht bij de achtergrondniveaus komen.

Toch zou zelfs een kleine toename van de sedimentconcentratie schadelijk kunnen zijn voor diepzeebewoners zoals plankton en kwallen, die zijn geëvolueerd in een habitat die bijna verstoken is van sediment, zegt Drazen. Veel van deze wezens voeden zich door kleine organische deeltjes uit het water te filteren. Als ze in een sedimentpluim terechtkomen, “krijgen ze een ton modder te doorzeven,” zegt hij. “Dit kan hun filterapparaat verstoppen, of het kan het voor hen moeilijk maken om het goede van het slechte te scheiden.”

In een opinieartikel dat in juni werd gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences USA, benadrukten Drazen en meer dan een dozijn co-auteurs deze en andere risico’s die mijnbouw met zich meebrengt voor diepzeewateren. De auteurs waarschuwden ook dat de praktijk de communicatie tussen dieren kan verstoren: geluidsoverlast van sedimenten die door stijgbuizen omhoog klotsen, kan akoestische signalen bij walvissen en andere walvisachtigen verstoren, terwijl sedimentpluimen de bioluminescente signalen kunnen vertroebelen die wezens zoals inktvissen en kwallen gebruiken in de duisternis van de diepe oceaan. “De dieren knipperen gewoon aan en uit,” zegt Drazen. Een onderzeeër erdoorheen loodsen is “alsof je door de sterren valt.”

How to Proceed

Terwijl Drazen en anderen een aantal soorten schade hebben geïdentificeerd die mijnbouw zou kunnen toebrengen aan het leven in de diepzee, kunnen ze nog niet precies aangeven hoeveel schade er zou kunnen worden aangericht: de beschikbare informatie is nog steeds schaars, en de industrie bevindt zich in haar beginstadium. Deze onzekerheid heeft veel wetenschappers ertoe gebracht een voorzorgsbenadering te volgen. De kwalen van de mijnbouw op het land rechtvaardigen niet dat we hals over kop de oceaanbodem gaan afgraven, zegt Diva Amon, een mariene biologe aan het Natural History Museum in Londen. “We zouden in wezen schade aanrichten in een ecosysteem dat we nog niet begrijpen,” zegt ze. Groepen zoals Conservation International hebben opgeroepen tot een moratorium van 10 jaar op diepzeemijnbouw om wetenschappers en beleidsmakers meer tijd te geven om de potentiële milieuschade te onderzoeken.

Anderen zien de opkomende industrie echter als een morele verplichting, gezien de cruciale rol van metalen in de hernieuwbare-energietechnologieën die nodig zijn om de opwarming van de aarde tegen te gaan – en de milieu- en sociale kosten die vaak verbonden zijn aan bestaande mijnbouwpraktijken. “Ik ben gaan kijken naar de voetafdruk van mijnbouw op het land, en die is afschuwelijk”, zegt Gregory Stone, hoofd oceanoloog bij DeepGreen, een mijnbouwbedrijf met exploratieovereenkomsten in de CCZ. Hij wijst op de soms dodelijke gevolgen voor de gezondheid van werknemers en op schendingen van kinderarbeid, die beide vaak in verband worden gebracht met mijnbouw op het land van mineralen zoals kobalt. Met diepzeemijnbouw zal “de verstoring van het planetaire systeem veel minder zijn,” beweert Stone. Hij voegt eraan toe dat een meerjarige milieubeoordeling voorafgaand aan commerciële winning – die de ISA in haar definitieve regelgeving zou kunnen opleggen – zou kunnen helpen om de schade te beperken. De ISA maakt gebruik van de groeiende hoeveelheid wetenschappelijk onderzoek in de CCZ “om de beste maatregelen vast te stellen die nodig zijn om het mariene milieu te beschermen” terwijl de groep de allereerste code voor diepzeemijnexploitatie opstelt, volgens een schriftelijke verklaring van haar secretaris-generaal Michael Lodge. Deze voorschriften zullen worden aangenomen als alle 168 ISA-leden (167 landen plus de Europese Unie) ermee instemmen, zei hij. Deze zomer werd de jaarlijkse vergadering van de organisatie uitgesteld wegens COVID-19, maar de regelgeving zou volgend jaar kunnen worden aangenomen. Lodge gaf geen details over de mogelijke regelgevende benaderingen van elk van de potentiële milieuschade die de onderzoekers tot dusver hebben geïdentificeerd. Maar hij zei dat de mijnbouwcode “specifieke bepalingen zal bevatten om te zorgen voor de doeltreffende bescherming van het mariene milieu en het behoud van de mariene biodiversiteit, de menselijke gezondheid en veiligheid en een billijke verdeling van de financiële en andere economische voordelen. “*

Wetenschappers uit alle sectoren – industrie, academische wereld en natuurbehoud – volgen de inspanningen van de ISA op de voet. Boetius zegt dat de ISA de afgelopen jaren discussies heeft georganiseerd over de bescherming van organismen variërend van bacteriën tot octopussen. “Het systeem is ecologisch vriendelijker en meer betrokken geworden dan 20 jaar geleden,” zegt ze. Boetius en anderen, waaronder een internationaal netwerk genaamd het Deep-Ocean Stewardship Initiative, hebben deskundige input geleverd om ervoor te zorgen dat er voldoende voorzorgsmaatregelen voor het milieu worden genomen. “Er zijn enorme stappen gezet tijdens dit proces van het opstellen van voorschriften,” zegt Amon, die samenwerkt met het netwerk. “Maar er moet nog veel meer worden gedaan.”

Levin is het daarmee eens en vraagt zich af hoeveel van de definitieve ISA-regels zullen bestaan uit afdwingbare mandaten – in plaats van louter suggesties. “Veel van de milieucomponenten zijn op dit moment slechts richtsnoeren,” zegt ze. Levin roept niet op tot een moratorium, maar zegt dat ze niet volledig overtuigd is van de noodzaak van diepzeemijnbouw; ze denkt niet dat diepzeemijnbouw simpelweg de activiteiten op het land zal vervangen. “Het zou bijna zeker een aanvulling zijn,” zegt Levin. Ze merkt ook op dat toekomstige verbeteringen in de recycling van metalen en de levensduur van producten de vraag naar een nieuwe bron van nieuwe metalen zouden kunnen verminderen. “Mijn belangrijkste vraag is ‘Hebben we echt mineralen van de bodem van de oceaan nodig?'” zegt Levin.

*Opmerking van de redacteur (9/1/20): Deze paragraaf werd herzien na plaatsing om een update toe te voegen over de ISA’s mijnbouwcode die naar verwachting specifieke potentiële milieuschade zal aanpakken.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.