System wydobycia głębinowego konkrecji polimetalicznych z dna oceanu
Konkrecje polimetaliczne, które można znaleźć na równinach abisalnych większości basenów oceanicznych, zawierają miliony ton metali, takich jak nikiel, miedź, kobalt czy mangan, ale też gal i metale ziem rzadkich. Wydajne górnictwo głębinowe i wydobywanie tych konkrecji wymaga pełnego technologicznego łańcucha wartości, ale do dziś nie powstał żaden zintegrowany system zbierania, transportu pionowego i przetwarzania powierzchniowego, który spełniałby warunek przydatności przemysłowej. Do wprowadzenia skutecznych norm i przepisów, umożliwiających odpowiednią regulację przyszłego wydobycia głębinowego oraz reagowanie na związane z nim wyzwania środowiskowe, niezbędne jest zrozumienie różnorodności biologicznej ekosystemów głębinowych.
Z dna na brzeg
Osiągnięciem finansowanego ze środków unijnych projektu Blue Nodules jest „zaprojektowanie układu pełnego łańcucha logistycznego, przy jednoczesnym uwzględnieniu złożonego problemu ochrony środowiska, i doprowadzenie go do szóstego poziomu gotowości technologicznej”, podkreśla Laurens de Jonge, koordynator projektu. „Ta ambitna inicjatywa stanowi zasadniczy krok w rozwoju i testowaniu przyjaznych środowisku technologii służących zbieraniu i przetwarzaniu konkrecji polimetalicznych”, mówi. Trzonem operacji jest podmorski kombajn Apollo II (na zdjęciu), którego zadaniem jest zbieranie konkrecji na głębokości do 6 km pod poziomem lustra wody. Pojazd gąsienicowy poruszający się po dnie morskim jest połączony z morskim statkiem przetwórczym za pomocą przewodu elastycznego prowadzącego do systemu transportu pionowego oraz przewodu pępowinowego, w którym poprowadzone są linie łączności i zasilająca. Podczas przetwarzania in situ na dnie morza konkrecje są oddzielane od osadów. Na pokładzie statku konkrecje są osuszane, a woda głębinowa jest zwracana do środowiska. Stąd inny statek odbiera rudę do przetworzenia na lądzie, gdzie odbywa się właściwa ekstrakcja metali.
Minimalny wpływ na środowisko
Dzięki szczegółowym symulacjom komputerowym zespół pracujący nad projektem Blue Nodules opracował proces zbierania konkrecji, w którym do minimum zmniejszono naruszanie podłoża – zasadniczo miękkiego, lepkiego osadu. Modele symulacyjne powstawania pióropusza, generowania hałasu i zmiany podłoża dna morskiego zostały potwierdzone w doświadczeniach laboratoryjnych i badaniach terenowych przeprowadzonych w 2018 i 2019 roku. Nacisk kładziono przede wszystkim na zminimalizowanie poruszania osadów na dnie morskim i rozpraszania osadów zawieszonych w pióropuszach, których przyczyną są ruch pojazdu, wydobywanie konkrecji i oddawanie wody do zbiornika po zakończeniu działań na powierzchni. Naukowcy pracujący nad projektem starają się – z myślą o przyszłości – zmniejszyć energię kinetyczną pióropusza wytwarzanego przez pojazd, co będzie przekładać się na mniejszy rozmiar pióropusza. Starają się też usunąć elementy hydrauliczne z konstrukcji, aby zminimalizować ryzyko zanieczyszczenia dna morskiego. De Jonge podkreśla, że „prawne normy środowiskowe mają sens jedynie, jeśli można uwzględnić je w procesie projektowania i podczas prowadzenia działań, a także gdy można je stale monitorować. Połączenie sił nauki, przemysłu i ustawodawstwa podczas projektowania i testowania sprawiło, że projekt Blue Nodules doprowadził do powstania zrównoważonego sprzętu oraz umożliwił opracowanie konfiguracji i układu czujników monitorujących. Dzięki temu możliwe stają się pomiar, wykrywanie i obiektywne ocenianie wpływu naszych działań, takich jak powstawanie pióropusza, generowanie hałasu czy zmiana podłoża, na środowisko”.
Górnictwo głębinowe staje się rzeczywistością
Następcą projektu Blue Nodules jest projekt Blue Harvesting. Prace prowadzone w ramach projektu, przy współudziale wielu z partnerów oryginalnego projektu, będą koncentrować się na opracowaniu i rozwinięciu kolektora, który pozwoliłby zmniejszyć wpływ na środowisko przy jednoczesnym utrzymaniu szybkości produkcji i wydajności. Po przeprowadzeniu zintegrowanych testów terenowych i pilotażowych testów górniczych w odpowiednim środowisku morskim projekt uzyska siódmy poziom gotowości technologicznej. Złożona ze 167 państw członkowskich oraz Unii Europejskiej Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego, MODM ma, zgodnie z konwencją ONZ o prawie morza, mandat na organizowanie, regulowanie oraz kontrolę wszystkich działań związanych z minerałami znajdującymi się na obszarze międzynarodowego dna morskiego z myślą o korzyściach dla całej ludzkości. MODM wydaje rozporządzenia dotyczące eksploracji na wodach międzynarodowych i obecnie pracuje nad przepisami dotyczącymi wydobycia.
Słowa kluczowe
Blue Nodules, górnictwo, dno morza, głębiny morskie, środowisko, energia, konkrecje polimetaliczne, przetwarzanie na morzu, surowce o znaczeniu krytycznym