Geo-baterie i „ciemny tlen”: kolejne wątpliwości dotyczące górnictwa głębinowego 

Nowe źródło tlenu? 

Według wyników badań opublikowanych w „Nature Geoscience”, konkrekcje polimetaliczne znajdujące się na dnie Oceanu Spokojnego mogą za pomocą spontanicznej reakcji elektrolizy morskiej przyczyniać się do produkcji tzw. ciemnego tlenu (ang. dark oxygen) – bez udziału organizmów żywych. Podważono tym samym założenie, że na Ziemi mogą go wytwarzać jedynie organizmy, w których zachodzi proces fotosyntezy.  

Jak zaznaczono w artykule, naukowcy przeprowadzili wiele eksperymentów za pomocą morskiego lądownika, dzięki któremu udało się zbadać polimetaliczne konkrekcje, pokrywające rozległe obszary pacyficznego dna oceanicznego w strefie Clarion-Clipperton. W wyniku badań przepływu tlenu w głębinach morskich zauważono, że w komorach „gromadziło się więcej tlenu niż było zużywane, co skutkowało produkcją netto tlenu”. 

W opublikowanym artykule naukowcy zaznaczyli, że obecnie zalecają ostrożność przy skalowaniu czasowym swoich wyników, ponieważ nieliniowa produkcja tlenu sugeruje, że tzw. ciemny tlen może „nie mieć charakteru ciągłego”, a jego aktywność może „zmieniać się wraz z gęstością przestrzenną i typem guzków”.  

Niemniej jednak odkrycie stało się kolejnym argumentem po stronie środowisk naukowych i ekologicznych, aby z wielką ostrożnością podchodzić do coraz szerzej omawianych kwestii górnictwa głębinowego, dzięki któremu można eksploatować pokłady metali ziem rzadkich – pierwiastków koniecznych do dalszego rozwoju zielonych źródeł energii. 

Geo-baterie

Konkrekcje polimetaliczne to kawałki skał, zalegające na głębokości od 4 do 6 km pod powierzchnią oceanów. Składają się z różnych pierwiastków, m.in. manganu, żelaza, kobaltu czy niklu, które jako metale rzadkie są wykorzystywane przy produkcji magnesów turbin wiatrowych czy akumulatorów EV. 

Zespół naukowców odkrył, że konkrekcje polimetaliczne są swoistymi „bateriami w skale” i po przeprowadzeniu analizy laboratoryjnej i symulacji wysnuli hipotezę, że ładunek elektryczny związany z grudkami samorzutnie rozdziela wodę morską na wodór i tlen.  

„Na podstawie badań i obserwacji tzw. ciemnego tlenu w inkubacjach ex situ wyłącznie konkrecji stawiamy hipotezę, że tzw. ciemny tlen może być częściowo wynikiem elektrolizy wody morskiej, przy czym niezbędna energia pochodzi z różnicy potencjałów pomiędzy jonami metali w warstwach konkrecji, co prowadzi do wewnętrznej redystrybucji elektronów” – podano w artykule. 

Jak zaznaczał na stronie Northwestern University prof. Andrew Sweetman ze Scottish Association for Marine Science (SAMS), jest to przełomowe odkrycie: „Kiedy po raz pierwszy otrzymaliśmy te dane, myśleliśmy, że czujniki są wadliwe (…), ale w ciągu 10 lat dziwne odczyty tlenu pojawiały się nadal”.  

Badania pokazały, że do wytworzenia ciemnego tlenu wystarczy napięcie zaledwie 1,5 V – tyle, ile ma standardowa bateria AA. Na powierzchni pojedynczych guzków zanotowano napięcie do 0,95 V, które wzrosło po ich zgrupowaniu.  

Odkrycie może pomóc w zrozumieniu źródeł podmorskiego tlenu, a przede wszystkim roli, jaką wspomniane guzki odgrywają w kontekście tworzenia i stabilizacji ekosystemów oceanów głębinowych. Szacuje się, że oceany zapewniają blisko połowę produkcji tlenu na naszej planecie.  

Kwestia (zielonego) interesu

Obecnie grudki metali ziem rzadkich są rozpatrywane przez sektor wydobywczy jako potencjalne źródło minerałów krytycznych, niezbędnych do wsparcia trwającej zielonej transformacji. Według raportu Międzynarodowej Agencji Energii (MAE) „Critical Minerals Market Review 2023”, inwestycje w kluczowe surowce, przede wszystkim lit, nikiel oraz miedź wzrosły o 20 procent w 2021 roku i o 30 procent w 2022 roku.  

MAE podkreśla, że mimo intensywnego rozwoju, sektor zdecydowanie musi zrobić więcej aby sprostać przewidywanemu popytowi w 2050 roku, ponieważ wystarczalność przyszłych dostaw pozostaje „daleka od pewności”.  

Dodatkowym czynnikiem, wzmagającym chęć wydobycia metali ziem rzadkich z dna oceanicznego jest konieczność uniezależnienia się od azjatyckich łańcuchów dostaw. UE jest niemal całkowicie uzależniona od importu metali ziem rzadkich, a globalny sektor przetwórstwa (i częściowo wydobycia) kontrolowany jest przez Chiny.  

W ciągu ostatnich kilku lat produkcja niklu w Indonezji wzrosła z 800 tysięcy ton (2020 rok) do 2,03 miliona ton (2023 rok), odpowiadając za 55 procent światowej produkcji tego metalu. Obecnie również Filipiny chcą zainwestować w rozwój tego sektora i przyciągnąć zachodnich inwestorów, argumentując, że ich produkcja będzie bardziej ekologiczna. 

Ramy regulacyjne górnictwa głębinowego

Zagadnienia, dotyczące ochrony środowiska, górnictwa głębinowego oraz kwestii zasobów mineralnych, znajdujących się na obszarach dna oceanów będących poza jurysdykcją państwową, są badane i kontrolowane przez Międzynarodową Organizację Dna Morskiego, MODM (ang. International Seabed Authority, ISA). MODM jest autonomiczną organizacją międzynarodową z siedzibą w Kingston na Jamajce i ma 169 członków (168 państw członkowskich oraz Unię Europejską).  

2 sierpnia zakończyła się druga część 29. dorocznej sesji MODM, która poruszała m.in. tematykę górnictwa głębinowego, a także zagadnienia związane z ogólną polityką organizacji, dotyczącą ochrony środowiska morskiego. Do tej pory MODM wydała 30 koncesji na eksplorację dna morskiego, jednak ani jednej na rozpoczęcie faktycznego wydobycia. Większość dotychczasowych badań skupiała się na obszarze między Hawajami a Meksykiem. Obecnie toczone negocjacje mają koncentrować się na opracowaniu przepisów, dotyczących eksploatacji głębinowych zasobów mineralnych. 

Zgodnie z zasadą MODM, organizacja musi przyjąć przepisy dotyczące eksploatacji w ciągu dwóch lat od otrzymania wniosku od dowolnego państwa członkowskiego UNCLOS. Nawet jeżeli przepisy dotyczące górnictwa głębinowego nie zostaną przyjęte, MODM musi „rozważyć” i „tymczasowo zatwierdzić” wnioski złożone po dwuletnim okresie. 

Jak podano na stronie organizacji, podczas 28. zjazdu w listopadzie 2023 roku MODM zaznaczyła, że ​​„zamierza kontynuować opracowywanie” przepisów eksploatacyjnych „w celu ich przyjęcia podczas trzydziestej sesji” w 2025 roku. W prowadzonych dyskusjach MODM chce skupić się przede wszystkim na ochronie morskiego ekosystemu i środowiska, zapewnieniu takich samych warunków działania dla górnictwa głębinowego i lądowego czy też praw i obowiązków państw nadbrzeżnych.  

Ostatniego dnia 29. sesji brazylijska oceanografka Leticia Carvalho została mianowana nową sekretarz generalną MODM, otrzymując aż 79 głosów przychylnych – w porównaniu do 34 głosów oddanych na dotychczasowego przewodniczącego Michaela Lodge’a. Lodge naciskał na sfinalizowanie kodeksu górniczego, który umożliwiłby rozpoczęcie eksploatacji głębinowej. Został również oskarżony o wspieranie firm górniczych. 

Zdaniem Carvalho żadna firma nie powinna otrzymać licencji na wydobycie minerałów z dna oceanicznego przed wprowadzeniem jasnych zabezpieczeń środowiskowych. Podkreśliła, że zezwolenie na nieuregulowaną eksploatację dna oceanu grozi wyrządzeniem „szkód” bez „żadnego mechanizmu, który mógłby je powstrzymać”.

Ostrzeżenie dla przemysłu?

Górnictwo głębinowe i plany poszukiwania kolejnych źródeł metali ziem rzadkich budzą obawy ekologów oraz części środowisk naukowych, które przede wszystkim wzywają do uwzględnienia „istotnych luk w wiedzy o środowisku przyrodniczym i prądach dennych” na obszarze oddziaływania przedsiębiorstw wydobywczych. Niektóre organy, takie jak norweska Agencja Ochrony Środowiska, mówią o „znaczących i nieodwracalnych konsekwencjach dla środowiska morskiego”. 

Jak zaznaczył współautor badań nad tzw. ciemnym tlenem, prof. Franz Geiger na stronie Northwestern University: „Kilka dużych firm górniczych ma obecnie na celu wydobycie tych cennych pierwiastków z dna morskiego (…). Musimy przemyśleć sposób wydobywania tych materiałów, aby nie wyczerpać źródła tlenu dla życia w głębinach morskich”.

Geiger podkreślił, że jego zdaniem całkowita masa polimetalicznych konkrecji w strefie Clarion-Clipperton wystarczy, aby „zaspokoić światowe zapotrzebowanie na energię przez dziesięciolecia”. Jednocześnie odniósł się do stanu fauny i flory dna morskiego na obszarach wydobywczych z lat 80. XX wieku, na których nie odrodziły się „nawet bakterie”.  

Naukowcy nie są pewni, co dokładnie jest powodem utrzymywania się podobnych „martwych stref” przez dziesięciolecia. Jak dodał prof. Geiger, różnorodność biologiczna w obszarach bogatych w konkrecje jest „wyższa niż w najbardziej zróżnicowanych lasach tropikalnych”.