Je leest:

Diepzeemijnbouw

Diepzeemijnbouw

Auteurs: en | 27 juni 2014

In het rijtje potentiële bedreigingen van het oceaanmilieu is diepzeemijnbouw een relatieve nieuwkomer. De bodem van de diepe oceaanbekkens, aan het zicht onttrokken door kilometers oceaanwater, is tot op heden een vrijwel ongerept natuurgebied dat zich van pool tot pool over alle oceanen uitstrekt.

De diepzeebodem ligt buiten het technische werkbereik van visserij en offshore olie- en gaswinning, en is daarom ook niet economisch interessant voor deze bedrijfstakken. Afgezien van het nodige zwerfafval, scheepswrakken, intercontinentale telecommunicatiekabels, en sporen van wetenschappelijke bemonstering is de fysieke impact van menselijke activiteit in dit gebied tot nu toe gering. Dit beeld zal mogelijk ingrijpend veranderen nu de mijnbouwindustrie in hard tempo aan het warmlopen is voor ontginning van verschillende delfstoffen uit de diepzee.

Verkenning van de oceaanbodem

Al zolang mensen de oceanen bevaren hebben zij gespeculeerd over de schatten die ver buiten hun bereik op de bodem van de oceaan liggen. Volgens oude zeekaarten werden die schatten bewaakt door watergeesten en zeemonsters. Het was pas in de eeuw van het rationalisme en de opkomende industrialisatie dat koloniale grootmachten wetenschappelijke expedities uitstuurden om ook de bodem van de oceanen te verkennen.

Tijdens de al vaker vermelde Challengerexpeditie (1874-1876) kwamen de eerste aanwijzingen naar boven voor centimeters grote bruinzwarte knollen op de diepe zeebodem. Die bleken opgebouwd uit flinterdunne concentrische laagjes mangaan­hydroxide. Deze mangaanknollen waren gevormd door het neerslaan van in het diepzee­water opgelost mangaan. Het zou nog bijna een eeuw duren voordat met behulp van diepzeefotografie – voor militaire doeleinden ontwikkeld tijdens de Tweede Wereldoorlog – vastgesteld kon worden dat miljoenen vierkante kilometers oceaanbodem, met name in Stille Oceaan, bezaaid liggen met deze mangaanknollen. Mangaan is interessant voor gebruik in onder andere accu’s, batterijen en in glas. Chemische analyse toonde aan dat de knollen naast mangaan ook andere metalen bevatten zoals nikkel, koper en kobalt.

Grote delen van de oceaanbodem zijn bedekt met mangaanknollen (de zwarte bollen op de foto).
Wikimedia Commons

Met name die andere metalen, die verpakt in knollen letterlijk voor het oprapen liggen op de oceaanbodem, wekten de interesse van mijnbouwbedrijven. In 1970 werden in de Atlantische Oceaan nabij Florida de eerste experimenten uitgevoerd met het mechanisch ‘oogsten’ van deze knollen vanaf een Amerikaans schip. Vijf jaar later volgden experimenten in de Stille Oceaan, uitgevoerd door een Japans consortium. Hoewel technisch in principe mogelijk, bleken de kosten van winning van mangaanknollen veel hoger dan de te verwachten opbrengst bij de toen geldende marktprijzen voor delfstoffen. De grootse plannen voor industriële delfstofwinning op de zeebodem verdwenen voor jaren in de kast.

Schaarste en monopolies op de delfstoffenmarkt

Door een almaar toenemende vraag naar minerale delfstoffen vanuit de industrie, en gestaag afnemende reserves van winbare voorraden op land, zijn delfstofprijzen in de afgelopen decennia sterk gestegen. Dit geldt in het bijzonder voor een heel scala van relatief zeldzame metalen die worden toegepast in computers, mobiele telefoons of gps-toestellen; stuk voor stuk apparaten die niet meer zijn weg te denken uit het dagelijkse leven. Bovendien zijn verschillende essentiële grondstoffen voor de elektronische industrie niet alleen schaars, maar ook nog eens voor een groot deel in handen van een zeer beperkt aantal landen. Met name China heeft op zijn grondgebied een onevenredig groot deel van de beschikbare reserves van deze schaarse delfstoffen. China kan vanuit een bijna-monopoliepositie de marktprijs van deze grondstoffen naar zijn hand zetten.

Aangezet door stijgende delfstofprijzen en door de potentiële dreiging van monopolies in bepaalde essentiële grondstoffen, hebben grote industrielanden als Rusland, China, Japan, Duitsland, Frankrijk en Groot-Brittannië, in de laatste decennia aanvragen ingediend bij de Internationale Zeebodemautoriteit (ISA) voor exploratief onderzoek naar minerale delfstoffen in delen van de oceaanbodem. De ISA is een internationale organisatie die in 1994 in het leven is geroepen onder het VN Zeerechtverdrag voor het reguleren van winning van delfstoffen uit internationale wateren. Volgens dit verdrag zijn deze delfstoffen het gemeenschappelijk bezit van de wereldbevolking. De ISA heeft de bevoegdheid gekregen om licenties uit te geven voor het winnen van delfstoffen uit de oceaanbodem, onder voorwaarden die door juristen en wetenschappers van de ISA zijn vastgesteld.

Nieuwe targets van diepzeemijnbouw

De belangstelling van mijnbouwbedrijven is intussen lang niet meer alleen gericht op mangaanknollen op de uitgestrekte diepzeevlaktes. Ook gebieden met actief onderzees vulkanisme lijken rijk aan metaalertsen. Dat vulkanisme komt met name voor langs de grote breuklijnen waarlangs aardplaten uiteendrijven en waar nieuwe korst gevormd wordt uit gloeiend magma dat langs de breuklijnen opwelt. Zeewater dat langs scheuren in de versgevormde oceaankorst dringt wordt door het contact met het hete vulkanische gesteente opgewarmd tot honderden graden. Het neemt daarbij allerlei mineralen in oplossing mee. Waar het hete water onder hoge druk weer uit de zeebodem omhoog komt in zogenoemde hydrothermale bronnen, slaat door de plotselinge afkoeling en drukafname een deel van de opgeloste stoffen neer in vaste vorm. De grillige, soms meters hoge schoorstenen van massief metaalsulfide die zich rond de hydrothermale bronnen vormen, en die zwarte wolken metaalsulfide uitstoten, zijn bekend geworden onder de naam ‘black smokers’.

De schoorstenen en het fijnkorrelige metaalsulfide dat uit de zwarte suspensiewolk over de omgeving neerdaalt en soms metersdikke afzettingen vormt, zijn rijk aan koper, lood en zink. Ze bevatten daarnaast ook relatief hoge concentraties goud en zilver en een hele reeks andere metalen als kobalt, tin, barium, seleen, mangaan, cadmium, indium, bismuth, telluur, gallium en germanium. De mijnen met koper-, lood- en zinkerts zoals die nu op land worden ontgonnen zijn in het geologisch verleden ook ontstaan rond soortgelijke onderzeese hydrothermale bronnen. De mijnen op land raken gaandeweg uitgeput en zijn niet zelden de inzet van jarenlange politiek en etnische conflicten, zoals in Congo. Straks bieden de tienduizenden kilometers lange vulkanische bergketens in de diepzee misschien perspectieven op uitgebreide en stabiele nieuwe voorraden.

Ook niet-metallische delfstoffen hebben de interesse van de zich ontwikkelende diepzeemijnbouw. Met name fosforiet lijkt interessant. Het is een grondstof voor kunstmest waarnaar wereldwijd grote vraag is vanuit de intensiverende landbouw, maar waarvan het einde in de mijnen op land in zicht lijkt. Fosforiet wordt op bepaalde plaatsen langs de onderzeese randen van de continenten als korsten en knollen op de zeebodem afgezet. Het is een vaste neerslag uit in zeewater opgelost calcium en fosfaat. Op land wordt het bijna uitsluitend in Marokko en de Spaanse Sahara gewonnen. De kostbare delfstof vormt de inzet van een al decennialang smeulend territoriaal conflict tussen deze twee landen. De laatste jaren mengen zich ook nog islamistische strijders in het conflict, die het voorzien hebben op de productiecentra van deze strategische delfstof.

Anticiperend op wereldwijde schaarste, tekende het Nieuwzeelandse mijnbouwbedrijf Chatham Rock Phosphate in 2011 een overeenkomst met het Nederlandse baggerbedrijf Boskalis voor het maken van een ontginningsplan voor onderzeese fosforietafzettingen op 300 tot 400 meter waterdiepte in de territoriale wateren van Nieuw Zeeland.

Verschillende bedrijven ontwikkelen ideeën om mangaan en andere delfstoffen van de oceaanbodem te oogsten.
Nautilus Minerals

Protest tegen diepzeemijnbouw

Voor het Canadese mijnbouwbedrijf Nautilus Minerals verliepen de zaken minder gunstig. Het bedrijf rekende in 2010 op een primeur met de start van diepzeemijnbouw rond een onderzees vulkaancomplex in de Bismarck Zee bij Nieuw-Guinea. Terwijl het bedrijf al een licentieovereenkomst had getekend met de regering van Papoea Nieuw-Guinea, liep de bevolking van de nabijgelegen eilanden te hoop tegen wat zij zagen als een onverantwoord ecologisch experiment waarin zij de proefkonijnen waren. Onder die maatschappelijke druk, en na zeer kritische milieueffect rapporten door externe experts, zette Nautilus Minerals de ontwikkeling van het multimiljoenen project tijdelijk in de ijskast. Milieuorganisaties vierden hun eerste overwinning in de strijd tegen de diepzeemijnbouw.

Wie de enorme gaten ziet die door zogeheten dagbouw (‘open pit’) mijnbouw in het landoppervlak worden uitgegraven, en de nog grotere gebieden die bedekt worden onder hopen mijnpuin en stof, die kan zich enigszins een voorstelling maken van de aanslag die op de zeebodem te verwachten is van diepzeemijnbouw. Mijnbouwbedrijven stellen als remedie voor om kwetsbare en zeldzame bodemfauna met onderliggende bodem en al te verplaatsen buiten het af te graven gebied, om die na beëindiging van de activiteiten weer terug te zetten. Het is een remedie zoals die ook wordt toegepast bij dagbouw op land, waar niet alleen planten en dieren worden verplaatst, maar zelfs hele dorpen worden afgebroken en op andere plaatsen weer worden opgebouwd. Het is echter maar zeer de vraag of dit technisch uitvoerbaar is onder de extreme omstandigheden van de diepzee, en of de winst uit de winning van delfstoffen niet geheel opgaat aan de exorbitante kosten van herstel van het bodemlandschap.

Het lijkt daarom logischer om te onderzoeken of bodemleven dat door het afgraven van de bodem wordt weggevaagd, zich op termijn weer kan herstellen vanuit aangrenzende, niet aangetaste gebieden. Biologisch onderzoek naar effecten van diepzeemijnbouw richt zich daarom onder andere op verspreidingsmechanismen van diepzeefauna. Veel van de typische diepzeefauna, ook aan de bodem vastgehechte groepen als sponzen, koralen, zeelelies, kennen een vrijzwemmend of zwevend larvestadium. Deze larven zouden in principe ook de afgegraven stukken zeebodem weer kunnen koloniseren. Of ze dit ook daadwerkelijk zullen doen hangt af van de mate waarin de zeebodem zich fysiek herstelt.

De winning van mangaanknollen lijkt het minst destructieve type diepzeemijnbouw: de knollen hoeven ‘alleen maar’ van het oppervlak van de zeebodem verzameld te worden zonder afgraven van diepere lagen. Toch zal ook die relatief eenvoudige vorm van mijnbouw grote oppervlakken oceaanbodem voor vele duizenden jaren veranderen. Radiometrische ouderdomsbepaling laat zien dat mangaanknollen extreem langzaam groeien. Ze zijn in tienduizenden of zelfs miljoenen jaren ontstaan. Na het oogsten van de knollen zal het herstel van de bodem in een 100% oorspronkelijke staat dan ook tienduizenden tot miljoenen jaren duren. In hoeverre de mangaanknollen een regulerende rol hebben in de chemie en biologie van de diepe oceaan is feitelijk nog onbekend.

Verstikkende stofwolken

Ook de wijdere omgeving rondom een diepzeemijnbouwlokatie zal mogelijk ingrijpend worden aangetast. Sediment zal zich verspreiden en gesteentegruis dat door het afgraven in suspensie wordt gebracht, wordt door bodemstromingen meegevoerd. Daarbij komen ook nog eens de afgewerkte restanten van delfstoffen, de zogenoemde tailings. Volgens de huidige scenario’s zullen die na een eerste verwerking aan boord van een mijnbouwschip terug worden gestort op of nabij de plaats van afgraven. In de direct aangrenzende gebieden loopt bodemfauna, en dan vooral groepen die in de bodem ingegraven of vastgehecht op het oppervlak leven, gevaar om begraven te raken onder mijngruis en die tailings.

Ook op grotere afstand, mogelijk tientallen kilometers benedenstrooms van de plaats van afgraving, kunnen organismen die hun voedsel uit het water filteren hinder ondervinden van verstopping van hun filter- en ademhalingsapparaat. Daar komt nog bij dat fijnkorrelig sulfidegruis, dat wordt verspreid tijdens het afgraven van sulfidische ertsen, zal reageren met het zuurstofhoudende water boven de zeebodem. Daardoor wordt zuurstof onttrokken aan het water en gaan zware metalen die mogelijk giftig zijn voor het bodemleven in oplossing.

Hoeveel en hoever mijngruis verspreid gaat worden door bodemstromingen, en in hoeverre het reactief is in contact met bodemwater, zijn belangrijke vragen binnen het wetenschappelijk onderzoek naar de impact van diepzeemijnbouw. Eind jaren tachtig van de vorige eeuw werden door Franse, Duitse en Japanse onderzoeksteams experimenten uitgevoerd in de Stille Oceaan. De stofwolken die geproduceerd zullen worden tijdens de oogst van mangaanknollen werden nagebootst en hun verspreiding in de omgeving werd gevolgd. Zelfs twintig tot dertig jaar na deze experimenten zijn de sporen nog altijd duidelijk zichtbaar op de zeebodem. De aanwezige bodemfauna lijkt nog lang niet hersteld.

Toekomstperspectief

De lastigste vraag om te beantwoorden is of de verstoring van het diepzeemilieu enig merkbaar effect zal hebben op het functioneren van het oceanische ecosysteem als geheel, en welke nadelige gevolgen het op langere termijn kan hebben voor de mens. Vanuit de mijnbouwindustrie wordt aangevoerd dat de verstoring bij het afgraven van delfstoffen rond onderzeese vulkanen in geen verhouding staat tot het vulkanische geweld dat daar van nature aanwezig is. Het daar aanwezige ecosysteem zou van nature aangepast zijn aan een extreem milieu dat door periodieke vulkanische erupties sowieso al heftig wordt verstoord. In hoeverre de mijnbouw zelf zich in dit extreme milieu zal weten te handhaven moet je nog maar afwachten. De onderzoeksafdelingen binnen de mijnbouwindustrie denken al hard na over technologische oplossingen om aan deze extreme condities het hoofd te bieden.

Het valt op dat de mijnbouwbedrijven niet alleen oog hebben voor de technische uitdagingen, maar dat zij ook bereid zijn om met mariene wetenschappers actief na te denken over de mogelijke milieugevolgen van hun activiteiten en over methoden om schade te beperken. Uiteraard is dit deels een tegemoetkoming aan maatschappelijke bezwaren tegen diepzeemijnbouw en aan de eisen die de wereldgemeenschap bij monde van de ISA stelt. Het is ook een teken van een groeiend bewustzijn vanuit de industrie voor het welzijn van planeet Aarde.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 27 juni 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.