Průzkum nových hranic těžby minerálů

Hlubokomořské dno oceánu je poseto starobylými kameny, tzv. polymetalickými konkrecemi, o velikosti přibližně sevřené pěsti. Jinde, podél aktivních a neaktivních hydrotermálních průduchů, hlubokomořských hřebenů, vulkanických oblouků a tektonických rozhraní desek a na svazích podmořských hor, se nacházejí další typy ložisek bohatých na minerály s vysokou poptávkou.

Minerály nalezené v hlubokém oceánu se používají k výrobě produktů, jako jsou lithium-iontové baterie používané k napájení elektromobilů, mobilních telefonů nebo solárních článků. V některých případech odhadované zásoby kritických minerálních ložisek v částech abyssálního oceánu několikanásobně převyšují celosvětové zásoby na pevnině.

„Společnost chce elektromobily, solární články pro čistou energii, ale to vše vyžaduje zdroje,“ říká Thomas Peacock, profesor strojírenství na MIT, ve videu diskutujícím o svém výzkumu. „Zdroje na pevnině se vyčerpávají nebo jsou obtížněji dostupné. V některých částech oceánu je těchto zdrojů mnohem více než v rezervách na pevnině. Otázkou je: Může být méně škodlivé těžit některé z těchto zdrojů z oceánu než z pevniny?“

Hlubokomořská těžba je nová hranice v těžbě minerálů s potenciálně významnými důsledky pro průmysl a světové hospodářství a důležitými environmentálními a společenskými hledisky. Prostřednictvím výzkumu vědci jako Peacock objektivně a důsledně studují dopady těžební činnosti v hlubokém moři a mohou poskytovat důkazy pro rozhodování.

Těžební činnosti, ať už na pevnině nebo na moři, mohou mít významné dopady na životní prostředí v lokálním, regionálním a globálním měřítku. S rostoucím zájmem o těžbu na mořském dně, poháněném rostoucí poptávkou po kritických minerálech, vědecké výzkumy pomáhají objasnit kompromisy.

Peacock dlouhodobě studuje potenciální dopady hlubokomořské těžby v oblasti Tichého oceánu známé jako Clarion Clipperton Zone (CCZ), kde se nachází velké množství polymetalických konkrecí. Před deseti lety jeho výzkumná skupina začala studovat hlubokomořskou těžbu, když si uvědomila kritickou potřebu rozvoje monitorovacích a modelovacích schopností pro posouzení rozsahu dopadu.

Dnes jeho MIT Environmental Dynamics Laboratory (ENDLab) stojí v čele rozvoje porozumění pro vznikající technologie využívání oceánu. S výzkumem zakotveným v základní dynamice tekutin, tým vyvíjí špičkové monitorovací programy, nové senzory a modelovací nástroje.

„Studujeme formu suspendovaného sedimentu z hlubokomořských těžebních operací, testujeme nový senzor pro sediment a další nový senzor pro turbulenci, studujeme počáteční fáze vývoje sedimentárního plu a analyzujeme data z technologických zkoušek v Tichém oceánu z let 2021 a 2022,“ vysvětluje.

Při těžbě hlubokomořských konkrecí sbírají vozidla konkrece z mořského dna a dopravují je na loď nad hladinou. Po sběru kritických materiálů na lodi se část zbývajícího sedimentu může vrátit do hlubokovodního sloupce. Výsledné sedimentární plu a jejich potenciální dopady jsou klíčovým zaměřením práce týmu.

Studie z roku 2022 provedená v CCZ zkoumala dynamiku sedimentárních plu v blízkosti hlubokomořského těžebního vozidla pro polymetalické konkrece. Experimenty ukazují, že většina uvolněné sedimenty nasycené vody, mezi 92 a 98 procenty, zůstala blízko dna, šířila se laterálně. Výsledky naznačují, že dynamika kalových proudů určuje podíl sedimentu, který zůstává suspendován ve vodě, spolu s rozsahem následného okolního sedimentárního plu. Důsledky procesu, který byl dříve přehlížen, jsou značné pro modelování plu a informativní pro prohlášení o dopadu na životní prostředí.

„Nové průlomy v modelování nám mohou pomoci vytvářet stále spolehlivější předpovědi,“ říká. Tým také přispěl k nedávné studii publikované v časopise Nature, která ukázala, že sediment uložený mimo testovací těžební místo se odstraňuje, s největší pravděpodobností oceánskými proudy, a informovala o jakékoli pozorované biologické obnově.

Výzkumníci pozorovali lokalitu čtyři desetiletí po testovacím experimentu těžby konkrecí. Ačkoli byly přítomny biologické dopady u mnoha skupin organismů, populace několika organismů, včetně sedimentární makrofauny, mobilních požíračů sedimentů a dokonce i velké bezobratlé fauny, se začaly znovu etablovat, navzdory přetrvávajícím fyzickým změnám na mořském dně. Studií vedlo Národní oceánografické centrum ve Velké Británii.

„Bylo získáno mnoho informací o mechanice tekutin hlubokomořské těžby, zejména pokud jde o sedimentární plu z hlubokomořské těžby,“ říká Peacock a dodává, že vědecký pokrok pokračuje s dalšími výsledky na cestě. Tato práce stanovuje nové standardy pro monitorování vlastností suspendovaného sedimentu in situ a pro interpretaci terénních dat z nedávných technických zkoušek.