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BIG entwirft Roboter für den Metallabbau in der Tiefsee
Der Grund der Tiefsee ist reich an Nickel, Kobalt, Kupfer und Mangan. Die Metalle braucht es etwa für Elektrofahrzeuge und Solarenergiespeichersysteme. Die Metals Company will diese Rohstoffe abbauen und nutzen – mit Tiefsee-Robotern und Anlagen aus der Feder von BIG.
Quelle: Bjarke Ingels Group/the Metals Company
BIG hat nebst den Tiefsee-Robotern auch eine Verarbeitungsanlage an Land entworfen, in der die Rohstoffe zur Herstellung von Batterien und anderen Metallprodukten genutzt werden.
Seit den 70ern ist bekannt: An einigen der dunkelsten und tiefsten Stellen im Ozean liegen riesige Felder mit sogenannten polymetallischen Knollen. Die schwarzen Gebilde sind reich an Nickel, Kobalt, Kupfer und Mangan – einige der Hauptbestandteile von Lithium-Ionen-Batterien, die zum Beispiel in Elektrofahrzeugen und Solarenergiespeichersystemen verbaut werden. Die kanadische Metals Company hegt nun Pläne, diese Rohstoffe abzubauen und zu nutzen.
Die Firma hat BIG (Bjarke Ingels Group) mit dem Entwurf von Unterwasser-Robotern und Infrastrukturen für die Verarbeitung der Metalle beauftragt. Nach Metals Plänen sollen die Roboter die Knollen in einer Tiefe von rund vier Kilometern in der sogenannten «Clarion Clipperton Zone» im Pazifischen Ozean abbauen und diese zu einer Verarbeitungsanlage transportieren, die an Land liegt. Dort sollen die Rohstoffe dann separiert und für die Herstellung von Batterien und anderen Metallprodukten verwendet werden.
Metall-Abbau in der Tiefsee weniger schädlich?
Wie die Metals Company zum Projekt erklärte, soll diese Form der Rohstoffgewinnung weniger schädlich für die Umwelt sein. So werde derzeit beispielsweise Lithium, eine Schlüsselkomponente der Batterien, zu zehntausenden Tonnen pro Jahr gewonnen. Ein Grossteil davon werde tief unter der Erde abgebaut und anschliessend eingeschmolzen, was laut der Metals Company massive Umweltbelastungen mit sich bringt.
Quelle: Bjarke Ingels Group/the Metals Company
Die Tiefseeroboter sollen die Metall-Knollen am Meeresboden mittels Wasserstrahlen abbauen und durch einen langen Schlauch nach oben pumpen.
Quelle: Bjarke Ingels Group/the Metals Company
Die Tiefseeroboter sollen die Metall-Knollen am Meeresboden mittels Wasserstrahlen abbauen und durch einen langen Schlauch nach oben pumpen.
Quelle: Bjarke Ingels Group/the Metals Company
Zum Konzept gehört auch ein Support-Schiff, welches die Tiefseeroboter transportieren und sammeln kann.
Die weltweite Bergbauindustrie erzeuge jedes Jahr bis zu 190 Milliarden Tonnen Abfall. Dies etwa in Form von abgeholzten Wäldern oder von Restprodukten, die nach der Gewinnung von Mineralien aus dem Erz zurückbleiben. Stattdessen schlägt Metals den Abbau in der Tiefsee vor, da dies eine weniger zerstörerische Alternative darstelle. Die Firma versichert zudem, dass der Sammelprozess lediglich fünf Zentimeter des Sediments auf dem Meeresgrund betrifft.
Roboter löst mit Wasserstrahl Knollen vom Meeresboden
Das Konzept von BIG bietet auch Einblicke in den konkreten Ernte-Prozess im Meer. Demnach sollen die metallreichen Knollen von Tiefseerobotern gesammelt werden. Diese lösen die natürlichen Rohstoffe mittels einem Wasserstrahl vom Meeresboden, saugen sie ein und pumpen diese anschliessend durch einen langen Schlauch nach oben an die Oberfläche.
Dort werden diese von einem Produktionsschiff gesammelt, sortiert und auf Shuttle-Schiffe verladen, die die Rohstoffe zu einer Produktionsanlage transportieren. Die Tiefseeroboter sind laut BIG mit «weichen Lippen» an den Rändern ausgestattet, um das Aufwirbeln von Sedimenten zu kontrollieren. Diese verleihen dem Roboter laut den Architekten das Aussehen «eines freundlichen Geistes, der sanft über die Oberfläche schwebt».
Die Metals Company hofft nun, Anfang 2022 mit der Erprobung einer frühen Version des Robotersammlers starten zu können, der derzeit in den Niederlanden gebaut wird. Zudem sind Verhandlungen mit einer Stadt in der Nähe von Houston bezüglich eines Standortes einer ersten Onshore-Produktionsanlage im Gange. Der eigentliche Abbau soll bereits 2024 beginnen. Das Unternehmen will bis zum Ende des zweiten Quartals 2021 zudem an die Börse gehen.
Quelle: Bjarke Ingels Group/the Metals Company
BIG entwarf nebst den Tiefseerobotern auch eine kreisförmige Anlage, die sowohl pyrometallurgische Verarbeitungs- als auch hydrometallurgische Raffinierungsschritte beinhaltet.
Bergbau in der Tiefsee bleibt umstritten
Ob diese Form des Abbaus tatsächlich umweltfreundlicher als die terrestrische Variante ist, bleibt umstritten. So wiesen Wissenschaftler vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven und vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen in einer Studie vom April 2020 auf die Risiken des industriellen Abbaus von Manganknollen in der Tiefsee hin. Eingriffe in den Meeresboden beeinträchtigen die betroffenen Gebiete demnach massiv und nachhaltig.
Studien hätten bereits gezeigt, dass viele sesshafte Bewohner der Meeresboden-Oberfläche auf die Knollen als Substrat angewiesen sind und diese auch Jahrzehnte nach einer Störung im Ökosystem fehlen, teilten die Forschungsinstitute anlässlich der publizierten Studie mit. Die Wissenschaftler untersuchten dazu ein Gebiet etwa 3000 Kilometer vor der Küste Perus. Dort hatten deutsche Forscher im Jahr 1989 in einem Manganknollengebiet in 4000 Metern Tiefe den Meeresboden mit einer Egge umgepflügt, um einen Abbau zu simulieren.
Quelle: Manfred Schulz TV & Film; Max Planck Institute for Marine Microbiology
Die metallreichen Mangan-Knollen, die an der Sedimentoberfläche im Peru-Becken gefunden werden, haben oft eine Form – und oft auch eine Grösse – ähnlich wie Blumenkohl.
Quelle: AUV Abyss team, GEOMAR Kiel
Die experimentellen Störungsspuren, die 1989 mit einem Schiffspflug in mehr als 4000 Metern Tiefe angelegt wurden, sind noch immer sichtbar.
Spuren vom Metallabbau auch nach 26 Jahren sichtbar
Die Forscher der Institute konnten selbst nach 26 Jahren die Pflugspuren von damals klar erkennen. Zudem wurde nachgewiesen, dass die bakteriellen Bewohner vom damaligen Eingriff deutlich beeinträchtigt waren. So lebten im Vergleich zu ungestörten Regionen im Meeresboden in den alten Spuren nur noch etwa zwei Drittel der Bakterien, in frischeren Spuren gar nur die Hälfte.
Das Team kam nach Berechnungen zum Schluss, dass die Mikroben frühestens nach 50 Jahren ihre übliche Funktion wieder voll ausüben können. Die Studie leiste einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Umweltstandards für den künftigen Tiefseebergbau und zeige die Grenzen auf, die der Erholung des Meeresbodens gesetzt sind, erklärte Forschungsleiterin Antje Boetius.
Mit ihrer Studie sind die Forscher nicht allein. Eine Vielzahl wissenschaftlicher Untersuchungen ist bereits zum Schluss gekommen, dass ein Tiefseebergbau ohne ernsthafte Schäden unmöglich ist. Ob und wie genau das Konzept von BIG also tatsächlich umgesetzt wird, wird sich zeigen.
Zur Studie des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung und des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie: advances.sciencemag.org
Weitere Informationen zum Projekt der Metals Company unter: metals.co