Добыча редких металлов на морском дне – блестящая идея или очередная экологическая катастрофа?

На этой неделе десятки мировых лидеров из 55 стран прибыли в порт Брест во Франции на саммит «Единый океан» — беспрецедентную международную политическую встречу, посвященную широкому кругу насущных морских проблем, от перелова рыбы до загрязнения пластиком и пиратства.

Но одна проблема — добыча полезных ископаемых на морском дне — казалось, приковывала к себе всеобщее внимание. Президент Франции Эммануэль Макрон предварительно поддержал эту идею, назвав исследование морского дна инвестиционным приоритетом для Франции, подчеркнув потенциал получения доступа к «редким металлам», а также лучшего понимания морских экосистем.

Однако многие экологические группы выступают против этой идеи, заявляя, что она нанесет вред чувствительной морской флоре и фауне, в том числе видам, которые еще даже не были обнаружены.

На этой неделе в письме сенатора Лизы Мурковски министру энергетики Дженнифер Грэнхольм Мурковски поставил вопрос о добыче полезных ископаемых на морском дне в центре внимания, указав, что Соединенные Штаты не ратифицировали Конвенцию Организации Объединенных Наций по морскому праву (ЮНКЛОС). поэтому мы не участвуем в переговорах по правилам, регулирующим разработку морского дна.

Никто не спорит, что критически важные металлы, такие как Co, Li, Te и Nd, необходимы для будущего низкоуглеродной энергетики, если возобновляемые источники энергии и электромобили будут играть большую роль.

Также никто не спорит, что у нас катастрофически не хватает поставок этих металлов, поставок, которые, как правило, являются экологическим и социальным кошмаром.

Отходы производства лития, графита и высокочистого кремния уничтожили целые деревни и экосистемы в Китае, Индонезии и Боливии, среди прочих. Америка все еще имеет дело с кислыми дренажными шахтами, оставшимися после 120 лет добычи полезных ископаемых. И, как и кровавые алмазы, половина поставок Co приходится на бесчеловечную практику детского труда.

Причина, по которой это так важно, заключается в том, что многие из тех, кто поддерживает новую энергетическую революцию неископаемых видов топлива и возобновляемых источников энергии, электромобилей, энергосбережения и эффективности, также заботятся о социальных проблемах, которые сопровождают многие из этих технологий, — коррупции. , загрязнение окружающей среды, крайняя нищета и детский труд.

Не то изображение, которое ищут люди в затененной кофейне, бродящие по Интернету в поисках яиц на своих iPhone.

Таким образом, новые источники металлов должны учитывать их углеродный след в течение жизненного цикла, загрязнение окружающей среды и последствия социальной справедливости. Все согласны с тем, что перерабатывать те металлы, которые у нас есть, — это прекрасно, но нам потребуется в тысячу раз больше критических металлов, чем мы имеем сейчас, даже если мы переработаем 100%.

Геологам давно известно, что океанское дно изобилует металлами — медью, никелем, серебром, золотом, платиной и даже алмазами. Марганцевые конкреции представляют собой конкреции полиметаллических пород, свободно лежащие на морском дне или неглубоко залегающие в отложениях.

Эти конкреции встречаются в большинстве океанов, даже в некоторых озерах, и их много на абиссальных равнинах глубоководных океанов на глубине от 4,000 до 6,000 метров (от 13,000 до 20,000 футов). Конкреции можно легко собирать со дна морского дна.

Зона Кларион-Клиппертон — крупнейшая из наиболее экономических зон, размером с Европу и простирающаяся от западного побережья Мексики до Гавайских островов. Эта зона также находится в центре внимания на саммите One Ocean Summit на этой неделе. Общая масса марганцевых конкреций в этой зоне превышает 21 миллиард тонн. Другие важные районы включают бассейн Перу, бассейн Пенрин около островов Кука и центральную часть Индийского океана.

Эти районы находятся под контролем Международного органа Организации Объединенных Наций по морскому дну (ISA).

В отличие от металлических руд на суше, в которых выход металла редко превышает 20 %, а часто составляет менее 2 %, эти конкреции морского дна на 99 % состоят из полезных ископаемых, из которых 33 % — металл, а остальное можно использовать в таких продуктах, как строительные заполнители и удобрения, поскольку они не содержат токсичных веществ. уровни тяжелых элементов, таких как ртуть или мышьяк.

Таким образом, нет токсичных хвостов или отходов добычи полезных ископаемых, как на суше, нет вырубки лесов, нет открытых карьеров, нет загрязненных рек или водоносных горизонтов, а также нет хвостохранилищ.

При добыче морского дна не используется детский труд, как это происходит при добыче полезных ископаемых на суше. И его углеродный след в течение жизненного цикла на 90% меньше, чем наземная добыча полезных ископаемых.

Исследование Paulikas et al. (2020) наряду с другими рецензируемыми исследованиями сравнивает добычу полезных ископаемых на суше и в океане с дюжины экологических точек зрения, и результаты показывают, что добыча полезных ископаемых в океане оказывает на окружающую среду на 70–99 % меньше воздействия, чем добыча на суше во всех категориях.

Так что же в этом не нравится?

Практически только влияние среды обитания. Добыча, откачка и очистка марганцевых конкреций могут создавать отложения, шум и вибрации.

Таким образом, большой вопрос и окончательное решение: являются ли преимущества в углероде, загрязнении и социальной справедливости более важными, чем ущерб, наносимый экосистеме дну океана? И можем ли мы свести к минимуму этот ущерб экосистеме?

Metals Company определенно так думает. Metals — канадская компания, работающая в зоне Clarion-Clipperton, предоставленной ISA. Они проводят многолетнюю оценку воздействия на окружающую среду, чтобы полностью понять и смягчить потенциальный вред окружающей среде. Есть несколько ключевых элементов, касающихся области и процесса, которые важны.

Зона Кларион-Клиппертон является одним из наименее продуктивных районов океана с одним из самых низких уровней биомассы на планете, очень похожим на пустыни на суше. В Abyssal CCZ содержится в 300 раз меньше биомассы, чем в среднем биоме на суше, и в 3000 раз меньше, чем в районах тропических лесов, где ведется большая традиционная добыча полезных ископаемых. Здесь нет растений, 70% жизни существует в виде бактерий, и большинство организмов меньше 4 см.

Я не хочу упрощать какой-либо организм, но Курт Воннегут заметил, что бесплатного обеда не бывает, поэтому мы должны добывать участки с наименьшим количеством организмов и разнообразием, поскольку где-то мы будем добывать. Либо так, либо придерживайтесь ископаемого топлива.

Что касается отложений, попадающих в толщу воды, экспериментальная работа, проведенная MIT, Scripps и The Metals Co, показывает чрезвычайно высокое разбавление концентрации отложений на литр в моменты сброса. И экспериментальная работа показывает, что 20 одновременных операций по сбору 3Mpta (влажных) конкреций потребуются для повышения концентрации частиц выше фоновых уровней, измеренных в ЗКК.

Кроме того, если все частицы, попавшие в толщу воды в результате этих операций, быстро опустятся на дно ЗКК, результирующие осадки составят 0.02 микрограмма в год — всего 2% от наблюдаемой нормальной скорости осаждения в ЗКК, равной 1 микрограмму в год.

Судя по 11 исследованиям нарушений морского дна и коммерческой добычи, темпы экологического восстановления при сборе конкреций намного ниже, чем при добыче на суше — десятилетия против тысячелетий.

В соответствии с ISA выделено больше площадей для охраны (1.44 млн км2), чем в настоящее время находится в стадии разведки (1.1 млн км2), и подрядчики выделят дополнительные площади и оставят 15% конкреций для дальнейшего восстановления.

Наконец, проводимые исследования определят, куда лучше всего возвращать технологическую воду. Похоже, что он находится на глубине около 1,500 метров, значительно ниже эвфотической зоны, где маловероятно значительное воздействие на организмы в толще воды и где разница температур между этой водой и водой на дне океана не вызовет значительных последствий. .

В общем, эти процессы вряд ли приведут к массовому вымиранию, которого так опасаются многие, в том числе и я.

В отличие от наземных операций, большинство коллекторов морского дна воздействуют только на верхние 5 см морского дна и направляют поток воды параллельно морскому дну, чтобы поднять конкреции, фактически не касаясь их.

Это не означает, что операция будет идеальной, но она будет гораздо менее эффективной, чем любые наземные операции, и является наиболее оптимальным методом получения этих важнейших металлов до 2050 года.

Тогда, надеюсь, мы будем перерабатывать достаточно, чтобы любая добыча, необходимая после этого времени, была минимальной.