Deep-Sea Mining: How to Balance Need for Metals with Ecological Impacts

Zbicie zależności ludzkości od paliw kopalnych będzie wymagało miliardów kilogramów metalu: pojedyncza turbina wiatrowa może zawierać więcej niż tonę miedzi, a baterie samochodów elektrycznych wymagają sterty kobaltu, niklu i manganu. Większość z tych metali pochodzi obecnie z kopalni lądowych – często kosztem wylesiania, zanieczyszczenia wody i łamania praw człowieka. Ale ogromne trofeum metali na dnie głębin może wkrótce zapewnić alternatywne źródło.

Chociaż firmy były oko na tę możliwość od dziesięcioleci, wyzwania inżynieryjne i niekorzystne ekonomii utrzymały pracę w fazie eksploracji. Brakowało również międzynarodowych zasad, które regulowałyby rodzący się przemysł. Wkrótce ma się to jednak zmienić: Utworzona przez ONZ Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego (ISA) finalizuje prace nad przepisami dotyczącymi komercyjnego wydobycia metali głębinowych na wodach międzynarodowych. Przepisy te mogą pojawić się w ciągu roku. Nieodłączne napięcie w ich ustalaniu polega na równoważeniu interesów gospodarczych w produkcji metali z innym aspektem: potencjałem szkód środowiskowych.

Proponenci twierdzą, że górnictwo głębinowe może uniknąć kilku bolączek wydobycia na lądzie i obniżyć koszty technologii odnawialnych. Jednak niektórzy naukowcy przestrzegają przed zbyt szybkim przejściem od poszukiwań do eksploatacji, biorąc pod uwagę, jak mało wiemy o środowisku głębinowym i życiu, które ono wspiera. „Nie sądzę, abyśmy byli w stanie obiektywnie ocenić wszystkie zagrożenia” – mówi Jeff Drazen, biolog morski z University of Hawaii at Manoa. „To najgorzej opisany ekosystem na planecie.”

Enticing Prize at a Vast Depth

Zainteresowanie minerałami głębinowymi skupia się w dużej mierze na jednym konkretnym zasobie: konkrecjach polimetalicznych. Te złoża wielkości ziemniaka są bogate w mangan, miedź, kobalt i nikiel. Tworzą się one przez miliony lat, gdy rozpuszczone metale wytrącają się wokół jąder materiałów organicznych – często starożytnych zębów rekinów, według Antje Boetius, biologa morskiego z Max Planck Institute for Marine Microbiology w Bremie, Niemcy. Mówi ona, że guzki te są rozrzucone w wielu miejscach na globalnym dnie morskim. Są one szczególnie obfite w rozległym pasie oceanicznej równiny abisalnej, która rozciąga się od Hawajów do Meksyku i nazywana jest Strefą Clarion-Clipperton (CCZ). Guzki w CCZ sam zawiera więcej niklu i kobaltu niż wszystkie znane lądowe rezerwy tych metali.

Odzyskanie takich guzków z ich miejsc spoczynku – często ponad trzy kilometry pod powierzchnią – jest nadal teoretyczna propozycja, choć większość planów postępuje zgodnie z podobnym schematem: Po pierwsze, pojazdy zbierające o rozmiarach wywrotki przeczesywałyby dno morskie w poszukiwaniu osadów zawierających konkrecje. Pionowa rura „pionowa” będzie następnie transportować materiał do statków wyposażonych w urządzenia sortujące, które wyłuskają cenne konkrecje, a niechciane osady spuszczą z powrotem do oceanu.

Ale ta metoda wydobywcza z pewnością zakłóci środowisko morskie, zmieniając ekosystemy głębinowe, nad których zrozumieniem naukowcy wciąż pracują. W badaniu z 2016 roku w Nature, naukowcy znaleźli siedem nowych gatunków (w tym cztery reprezentujące nowe rodzaje) żyjących wśród złóż guzków CCZ. „Istnieją miliony gatunków, które nie zostały jeszcze opisane” – mówi Lisa Levin, biolog morski ze Scripps Institution of Oceanography, która nie brała udziału w badaniu.

Nieznany koszt

Nawet w miarę jak naukowcy łączą podstawy tych ekosystemów, ostatnie badania starają się zrozumieć, jak górnictwo może na nie wpływać. Praca Boetius i jej kolegów, opublikowana w kwietniu tego roku w Science Advances, wykazała, że pojazdy zbierające mogą mieć długotrwały fizyczny i biologiczny wpływ na dno morskie. Jej zespół ponownie odwiedził miejsce w basenie peruwiańskim, gdzie w 1989 roku badacze symulowali wpływ pojazdów zbierających, wycinając ślady w dnie morskim za pomocą pługa z ostrzem, holowanego przez statek. Ślady pługa były wyraźnie widoczne dziesiątki lat później. Początkowo „byliśmy absolutnie zszokowani” – mówi Boetius. Wyjaśnia ona jednak, że w stabilnym środowisku głębin morskich – ze słabymi prądami i niskim tempem opadania osadów na dno morskie – regeneracja danego obszaru trwa znacznie dłużej niż w płytszych wodach lub na lądzie. W starych śladach pojazdów mikroby były o 30 procent mniej liczne niż w pobliskim, niezaoranym regionie. Zwierzęta, takie jak robaki i ogórki morskie, były również mniej liczne. „Masz tak zbite osady, że nikt nie może już wejść” – mówi Boetius. „Nasz eksperyment naprawdę pokazuje, że takie procesy fizyczne powstrzymają zwierzęta i mikroby przed powrotem, aby ponownie zasiedlić to siedlisko.”

Wpływy górnicze mogą sięgać daleko poza dno morskie. Pióropusze osadów, które statki sortujące spłukują z powrotem do wody, zostały porównane do odwróconych kominów dymnych sterczących poniżej oświetlonej słońcem powierzchniowej warstwy oceanu. Naukowcy szacują, że jedna operacja wydobywania konkrecji może uwalniać 50 000 metrów sześciennych wody pełnej osadów każdego dnia – tyle, ile potrzeba do napełnienia 10 helikopterów Goodyeara. Ale Thomas Peacock, inżynier mechanik w Massachusetts Institute of Technology, który bada zachowanie pióropusza za pomocą modeli komputerowych i prób terenowych, stwierdził, że turbulencja rozcieńcza pióropusz, szybko przynosząc stężenie osadów blisko poziomu tła.

Jeszcze, nawet mały skok w stężeniu osadów może zaszkodzić mieszkańcom głębin, takich jak plankton i meduzy, które ewoluowały w siedlisku prawie pozbawionym osadów, Drazen mówi. Wiele z tych stworzeń żywi się poprzez filtrowanie drobnych cząstek organicznych z wody. Jeśli zostaną złapane w pióropusz osadów, „będą miały mnóstwo mułu do przesiania”, mówi. „To może zatkać ich aparaturę filtrującą, lub utrudnić im wybór dobrych rzeczy od złych.”

W recenzowanej pracy opiniotwórczej opublikowanej w czerwcu w Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Drazen i kilkunastu współautorów podkreśliło to i inne zagrożenia, jakie górnictwo stwarza dla wód głębinowych. Autorzy ostrzegli również, że praktyka ta może zakłócić komunikację między zwierzętami: zanieczyszczenie hałasem z osadów grzechoczących w górę rur pionowych może zagłuszyć sygnały akustyczne wśród wielorybów i innych waleni, podczas gdy pióropusze osadów mogą zmącić sygnały bioluminescencyjne, które stworzenia takie jak kałamarnice i meduzy wykorzystują w ciemnościach głębokiego oceanu. „Zwierzęta po prostu mrugają, włączając się i wyłączając” – mówi Drazen. Pilotowanie łodzi podwodnej przez nie jest „jak spadanie przez gwiazdy.”

Jak postępować

Choć Drazen i inni zidentyfikowali pewne rodzaje szkód, jakie górnictwo może wyrządzić życiu głębinowemu, nie potrafią jeszcze określić, jak duże mogą być to szkody: dostępne informacje są wciąż skąpe, a przemysł jest na wczesnym etapie rozwoju. Ta niepewność skłoniła wielu naukowców do przyjęcia podejścia ostrożnościowego. Choroby górnictwa lądowego nie uzasadniają nagłego pośpiechu w kopaniu dna oceanu, mówi Diva Amon, biolog morski z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. „Zasadniczo tworzylibyśmy szkody w ekosystemie, którego jeszcze nie rozumiemy” – mówi. Grupy takie jak organizacja non-profit Conservation International wezwały do 10-letniego moratorium na wydobycie głębinowe, aby dać naukowcom i decydentom więcej czasu na zbadanie potencjalnych szkód środowiskowych.

Ale inni postrzegają powstający przemysł jako imperatyw moralny, biorąc pod uwagę kluczową rolę metali w technologiach energii odnawialnej potrzebnych do ograniczenia globalnego ocieplenia oraz koszty środowiskowe i społeczne często związane z istniejącymi praktykami wydobywczymi. „Zacząłem przyglądać się śladom pozostawianym przez górnictwo lądowe i są one przerażające” – mówi Gregory Stone, główny badacz oceanów w DeepGreen, firmie wydobywczej posiadającej umowy na poszukiwania w CCZ. Wskazuje on na niekiedy śmiertelne skutki zdrowotne dla pracowników oraz na przypadki łamania praw pracowniczych dzieci – oba te zjawiska są często związane z lądowym wydobyciem minerałów takich jak kobalt. W przypadku górnictwa głębinowego, „zakłócenia w systemie planetarnym będą o wiele mniejsze”, twierdzi Stone. Dodaje on, że wieloletnia ocena środowiskowa przed rozpoczęciem komercyjnego wydobycia – czego ISA może wymagać w swoich ostatecznych regulacjach – może pomóc zminimalizować szkody. Na przykład poprzez umieszczenie najbardziej wrażliwych środowiskowo obszarów poza granicami wydobycia.

ISA wykorzystuje rosnącą ilość badań naukowych w CCZ „w celu zidentyfikowania najlepszych środków wymaganych do ochrony środowiska morskiego”, jako że grupa tworzy pierwszy w historii kodeks eksploatacji górnictwa głębinowego, według pisemnego oświadczenia sekretarza generalnego Michael Lodge. Regulacje te zostaną przyjęte, jeśli wszystkie 168 członków ISA (167 krajów plus Unia Europejska) zgodzi się na nie, powiedział. Tego lata, doroczne zgromadzenie organizacji zostało przełożone z powodu COVID-19, ale regulacje mogą zostać przyjęte w przyszłym roku. Lodge nie wyszczególnił możliwych podejść regulacyjnych do każdej z potencjalnych szkód środowiskowych, które naukowcy zidentyfikowali do tej pory. Ale powiedział, że kodeks górniczy „będzie zawierał konkretne przepisy, aby zapewnić skuteczną ochronę środowiska morskiego i zachowanie morskiej różnorodności biologicznej, zdrowia ludzkiego i bezpieczeństwa oraz sprawiedliwy podział korzyści finansowych i innych korzyści ekonomicznych. „*

Naukowcy ze wszystkich sektorów – przemysłu, środowiska akademickiego i ochrony przyrody – uważnie śledzą wysiłki ISA. Boetius mówi, że w ostatnich latach ISA zwołało dyskusje na temat ochrony organizmów od bakterii po ośmiornice. „System stał się bardziej ekologicznie przyjazny i troskliwy niż 20 lat temu” – mówi. Boetius i inni, w tym międzynarodowa sieć Deep-Ocean Stewardship Initiative, zapewnili wkład ekspertów, aby pomóc zapewnić wystarczające środki ostrożności w zakresie ochrony środowiska. „W trakcie procesu opracowywania przepisów poczyniono ogromne postępy” – mówi Amon, który współpracuje z siecią. „Ale wciąż jest dużo więcej do zrobienia. „Wiele z komponentów środowiskowych to teraz tylko wskazówki”, mówi. Levin nie wzywa do moratorium, ale mówi, że nie jest w pełni przekonana o potrzebie wydobycia głębinowego; nie sądzi, że po prostu zastąpi ono operacje lądowe. „Jej zdaniem nie zastąpi ono po prostu działalności naziemnej. Zauważa ona również, że przyszłe ulepszenia w zakresie recyklingu metali i długości życia produktów mogą zmniejszyć zapotrzebowanie na nowe źródło metali pierwotnych. „Moje pytanie numer jeden brzmi: 'Czy naprawdę potrzebujemy minerałów z dna oceanu?” mówi Levin.

*Editor’s Note (9/1/20): Ten akapit został poprawiony po opublikowaniu, aby dodać aktualizację o kodeksie górniczym ISA, który ma zająć się konkretnymi potencjalnymi szkodami środowiskowymi.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.