Кладези царя морского: какие ресурсы спрятаны на дне океанов
Потребности современной цивилизации в цветных, редкоземельных и благородных металлах огромны — и все время растут. Мировая выработка меди в 2016 году превысила 26 млн т, а к 2030-му, как ожидается, достигнет 40 млн. Новые технологии, гаджеты и альтернативная энергетика лишь стимулируют этот спрос. По оценкам агентства Wood Mackenzie, на установку каждого мегаватта мощности ветрогенераторов расходуется около 3,6 т меди и больше 350 кг редкоземельных металлов. Утолить эту ненасытную жажду обещает океан.
Сверху — фрезерная машина Auxiliary Cutter: испытания «карьерной» техники Nautilus Minerals под водой успешно прошли в 2018 году на разных участках пласта.
Масштабные нефтегазовые платформы на морском шельфе не удивляют уже никого. На подходе — добыча метана из газовых гидратов, разработка фосфоритов и железистых песчаников, расположенных поблизости от побережья. Однако многие ценные ресурсы находятся еще дальше и глубже. Океанское дно, покрытое водой на двести и более метров, занимает около половины поверхности Земли, и большая часть этого громадного пространства уходит ниже 3 км. Плавно спускаются глубоководные склоны абиссальных равнин, усеянные увесистыми «булыжниками» ценных металлов. Длинные срединно-океанические хребты обросли конкрециями железа и марганца; богатые сульфидные руды накапливаются вокруг бесчисленных «черных курильщиков».
Ценности
«Черные курильщики» — бьющие из-под морского дна гидротермальные источники — выносят концентрированный раствор серы и целого набора металлов. Взаимодействуя с холодной водой, они оседают в виде нерастворимых сульфидов, содержащих медь и цинк, золото и серебро, свинец, барий. Мировые запасы сульфидных руд на дне Мирового океана оцениваются в 600 млрд т, включая не менее чем 30 млрд т чистых меди и цинка. Среди тысяч «черных курильщиков» разведано порядка 200 таких отложений, и около десятка из них достаточно богаты для скорой промышленной разработки. Самые многообещающие находятся в Тихом океане и залегают на довольно умеренных глубинах — до 3,7 км.
Распределение минеральных ресурсов Мирового океана
Еще выше можно найти залежи железомарганцевых конкреций — округлых минеральных образований, напоминающих увесистые камни. Они встречаются на склонах срединно-океанических хребтов, на глубинах от 0,8 до 2,4 км и помимо железа и марганца содержат массу благородных и редкоземельных элементов. Наиболее перспективные месторождения разведаны близ атолла Джонстон и Маршалловых островов, вдоль срединного хребта Тихого океана. Но, вообще, подводные горные склоны занимают около 4,7% от площади Мирового океана, и их железомарганцевые запасы могут достигать 300 млрд т. Пока что их разработка — дело довольно хлопотное: такие конкреции буквально врастают в подстилающую породу. Куда проще добыть те же минералы на абиссальных равнинах, пускай некоторые из них и уходят на глубину более 4 км.
Во многих регионах океана эти обширные пустоши усеяны увесистыми «булыжниками», которые мирно лежат поверх придонных осадков. Механизм образования таких полиметаллических конкреций на дне морей и некоторых озер до конца неясен. Однако установлено, что металлы осаждаются из воды чрезвычайно медленно: слой за слоем нарастает со скоростью порядка сантиметра за миллион лет. Сегодня они достигают средних размеров 5−10 см и могут залегать с плотностью до 10−15 кг/м2, — достаточно для того, чтобы их добыча была экономически обоснована. Неудивительно, что большая часть проектов по разработке минеральных ресурсов морского дна связана именно с полиметаллическими месторождениями абиссальных равнин.
Права
Разделение морского пространства регулируется Конвенцией ООН по морскому праву, которая была принята в 1982 году и действует с 1994-го. Она выделяет, прежде всего, территориальные воды (12 морских миль — 22 км), где действует правовой режим соответствующего государства, а также пространство его эксклюзивной экономической зоны (370 км), где то же государство сохраняет исключительное право на разведку и разработку ресурсов моря и дна. В некоторых случаях эта зона может быть расширена в пределах континентального шельфа, но не далее 350 миль (650 км) от берега. Следом начинается «юридически открытое море», область международного права.
Статус этих районов определен в 136-й статье Конвенции по морскому праву, которая объявляет ресурсы международного дна общим наследием человечества. Регулированием их исследований и эксплуатации занимается Международный орган по морскому дну (МОМД). Он же заботится и о сохранении среды, что закреплено в 145-й статье конвенции. МОМД включает экспертов из 167 стран и к настоящему моменту одобрил только 29 проектов по разведке и добыче подводных месторождений. 17 из них связаны с полиметаллическими конкрециями, большинство других — с разработкой неглубоко залегающих сульфидных руд. В 2001 году лицензию получила «Южморгеология», главное предприятие РФ, занятое освоением минеральных ресурсов международного района дна.
Тем временем многие государства сами присматриваются к возможностям добычи в пределах собственной эксклюзивной экономической зоны. Совместное предприятие Саудовской Аравии и Судана в 2020 году планирует начать разработку металлических залежей неглубоко на дне Красного моря. Канадская фирма Diamond Fields International уже добывает алмазы из океана у побережья Намибии, а канадская же Nautilus Minerals готовится к работе в море близ Папуа — Новой Гвинеи. Здесь, всего в 25 км от берега, на глубине чуть больше 1,5 км разведаны сульфидные руды, содержащие золото, серебро, цинк и другие металлы. По словам представителя Nautilus Minerals, местные залежи меди в 10−15 раз богаче обычных месторождений суши.
Национальные юрисдикции территории Мирового океана
Машины
Каким бы ни было подводное месторождение, его эксплуатация требует соответствующей (подводной!) горнодобывающей и горнопроходческой техники, а также системы подъема руды на корабль поддержки. Для доставки тяжелых металлических конкреций разрабатываются конвейерные системы, напоминающие вертикальные поезда вагонеток. Однако новогвинейское месторождение Solwara содержит сульфидные руды, дробящиеся сравнительно легко. Поэтому в Nautilus Minerals планируют использовать 12-дюймовый жесткий трубопровод, оснащенный поршневым насосом производства американской GE Hydril. Для подачи породы к этому «подводному пылесосу» разрабатывается специальная машина, разумеется, роботизированная.
Что бы мы ни добывали на морском дне, работать придется на приличной глубине, и техника для этого желательна именно беспилотная. В Папуа — Новой Гвинее будет трудиться целая бригада таких роботов: это и мощная фрезерная машина, предварительно расчищающая дно, и отдельный фрезер для добычи и измельчения породы, который сможет разрабатывать верхний слой на глубину около 10−12 м, и сборщик пульпы. На судне поддержки она будет освобождаться от избытков воды и перегружаться на баржи для доставки на берег, на перерабатывающий завод. При этом лишнюю воду добытчики обещают закачивать обратно, на ту же глубину, чтобы минимизировать перемешивание жидкости разной температуры и плотности, которое грозит нарушить жизнь океанских экосистем.
Добыча минеральных ресурсов океанского дна: технологии и опасности
Жизнь
Глубоководные районы занимают около половины площади планеты, но на них приходится до 95% общего объема биосферы. К сожалению, погружение на такую глубину связано с огромными техническими трудностями, поэтому мы до сих пор смутно представляем себе и местную жизнь, и те опасности, которые несет для нее эксплуатация местных ресурсов. Например, конкреции абиссальных равнин создают редкую на сыпучем дне твердую опору, которая исключительно важна для здешней фауны, от губок до ракообразных. Склоны срединно-океанических хребтов обеспечивают минералами бесчисленных жителей верхних слоев океана, служат местами обитания рыб и морских млекопитающих.
По словам представителей компании Diamond Fields Resources, ведущей добычу алмазов со дна Атлантики у берегов Намибии, уже тестовые заборы породы, проводившиеся в течение двух месяцев 2016 года, принесли 26 965 карат драгоценных камней.
«Черные курильщики» и вовсе населены уникальными организмами, которые порой не встречаются больше нигде в мире. Биологи находят здесь десятки новых видов каждый год и не без оснований опасаются, что после выработки такого месторождения местные экосистемы колонизуют уже совершенно другие существа, прежде здесь не жившие. Вдобавок, многие глубоководные жители отличаются исключительно медленным ростом и большой продолжительностью жизни. Достаточно назвать рекордсменов среди позвоночных — гренландских акул, возраст которых, по некоторым оценкам, может превышать 500 лет. Такие популяции чрезвычайно чувствительны к любому вмешательству извне.
Идеи разработки океанских ресурсов обсуждаются с конца 1960-х, и почти столько же продолжаются дискуссии об опасности этих проектов. Теперь, когда технологии позволяют начать морскую добычу на практике, мы лучше видим и связанные с нею риски. В 2013—2016 годах ученые из 11 стран Евросоюза реализовали большой исследовательский проект MIDAS (Managing Impacts of Deep-seA reSource exploitation — «Оценка воздействий эксплуатации глубоководных ресурсов моря»), отметив, что эксплуатация неминуемо приведет к ускоренному поступлению в океан солей и металлов, масштабным разрушениям мест обитания и уничтожению видов, населяющих биоценозы «черных курильщиков», срединно-океанических хребтов, — и всех, кто от них зависит.
Заметим, что бюджет коллаборации MIDAS составил около 12 млн евро. Для сравнения: на один только новогвинейский проект Solwara уже израсходовано почти 400 млн и планируется потратить еще 250 млн (в Nautilus Minerals нам сообщили, что уже получили одобрение властей и ждут скорого поступления новых инвестиций). Финансовые ресурсы, как всегда, не на стороне природы. Не в ее пользу работает и время: конкреции росли и накапливались на дне миллионы лет, а вычерпать их мы сможем за десятки. Аппетиты человечества безграничны, и, возможно, именно сейчас пора учиться их сдерживать.
Обсудить 0
