Głębiny oceanów, oprócz słabo zbadanych ekosystemów, kryją również złoża metali. Rosnące zapotrzebowanie na niektóre surowce, związane m.in. z szybkim rozwojem technologii odnawialnych źródeł energii powoduje, że coraz więcej firm interesuje się eksploatacją morskiego dna. Pomysł ten ma wprawdzie kilka dekad, jednak obecnie zaczyna nabierać coraz bardziej realnych kształtów. Kilkadziesiąt konsorcjów uzyskało koncesje na szukanie złóż w różnych lokalizacjach, a kilka państw np. Japonia, prowadziło w ostatnich latach wydobycie na małą skalę. Górnictwo podmorskie budzi jednak kontrowersje ze względu na negatywny wpływ na środowisko. Podstawowym pytaniem w kontekście klimatycznym jest to, czy potencjalne ograniczenie emisji gazów cieplarnianych dzięki technologiom wykorzystującym morskie minerały zrównoważy emisje związane z samym górnictwem.
Ilustracja 1. Głębinowe koralowce w kompleksie podmorskich gór Atlantis II. Źródło: NOAA Ocean Exploration
Magazyny węgla w głębinach
Aby je oszacować, trzeba uwzględnić wiele czynników, często słabo zbadanych. Wiadomo, że osady morskie są ważnym magazynem materii organicznej w skalach geologicznych i ważną częścią globalnego cyklu węglowego i tlenowego. W wierzchniej, 1-metrowej warstwie osadów zawarte jest ok. 2300 miliardów ton organicznego węgla (GtC) – niemal 2 razy tyle ile w podobnej warstwie w glebach na lądach. 80% tego morskiego magazynu położone jest w głębinach. Zgromadzony tam węgiel może pozostawać odcięty od szybkiego cyklu węglowego przez setki, tysiące a nawet miliony lat – pod warunkiem, że osady pozostają nienaruszone (Atwood i in., 2020, Hilmi i in., 2021).
Gdy zostaną wzburzone część materii organicznej w nich zawartej trafia z powrotem do wody, gdzie może ulec mineralizacji, czyli rozkładowi substancji organicznych do prostych związków nieorganicznych. Jednym ze związków nieorganicznych jest CO2. Dalszy los tego CO2 zależy od tego, na jakiej głębokości następuje wzburzenie osadów. Gdy dzieje się to na głębokościach poniżej 1000 m, to nie ma to większego wpływu na obecne stężenie CO2 w atmosferze. Wody głębinowe (czyli znajdujące się poniżej termokliny, średnio poniżej 1000 m) są bowiem wynoszone bliżej powierzchni, gdzie mogą uwolnić CO2 do atmosfery, w cyklach trwających setki czy tysiące setek lat. Inaczej wygląda sytuacja, gdy mącenie osadów następuje na mniejszych głębokościach jak np. przy połowach ryb włókami dennymi (trałowanie) – CO2 uwolniony z płycej położonych osadów może szybko trafić do atmosfery. Przyczynia się to do zwiększenia zawartości CO2 w atmosferze – roczne emisje z trałowania są mniej więcej równe emisjom z lotnictwa. Można się spodziewać, że podobnie będzie przy eksploatacji złóż położonych na szelfach kontynentalnych, których dno znajduje się średnio 100-200 m od powierzchni wody (zobacz też: Niebieski węgiel („blue carbon”), czyli pochłanianie CO2 przez przybrzeżne ekosystemy) (Atwood i in., 2020, Orcutt i in., 2020).
Jakie złoża kryją morskie głębiny?
1) Na szelfach kontynentalnych znajdują się m.in. złoża diamentów i fosforanów. Blisko wybrzeży można też pozyskiwać piasek i eksploatować m.in. złoża soli, węgla czy uranu.
2) W czynnych i wygasłych kominach hydrotermalnych można znaleźć siarczki zawierające srebro, złoto, miedź, mangan czy cynk.
3) Wiele podmorskich gór jest pokrytych bogatymi w kobalt skorupami żelazowo-manganowymi.
4) Pod ubogimi w składniki pokarmowe wodami tworzą się pola konkrecji polimetalicznych (są to mineralne bryły powstałe wskutek stopniowego narastania minerałów wokół jakiegoś obiektu) zawierające m.in. metale ziem rzadkich oraz kobalt, nikiel czy miedź.
5) Blisko wybrzeży wydobywa się też piasek, szacunkowo jest to ok. 4-8 miliardy ton rocznie.
Według obecnych szacunków na dnie znajduje się ok. 38 mln km2 z konkrecjami, 3,2 mln km2 z siarczkami (w aktywnych i nieaktywnych kominach) i ok. 1,7 mln km2 skorup żelazowo-manganowych na podmorskich górach. Część tych złóż znajduje się na obszarach wyłącznych stref ekonomicznych państw, ale większość na wodach międzynarodowych*. Kopalnie są planowane głównie w pobliżu kominów hydrotermalnych i na terenach złóż konkrecji polimetalicznych na głębokościach od 1400 do 3700 metrów pod powierzchnią (Orcutt i in., 2020, IUCN Marine News nr 17, 2022).
Ryzyka dla unikalnych ekosystemów
Górnictwo będzie jednak niszczyć dno morskie w dużo większym stopniu niż trałowanie. W wielu przypadkach usuwane będą całe warstwy podłoża czy skał. Oznacza to nie tylko mącenie osadów, ale także znaczne zmiany w morskich ekosystemach, w tym takie, które wpłyną na sekwestrowanie w nich organicznego węgla (Orcutt i in., 2020).
Przykładowo osady na polach konkrecji polimetalicznych zawierają bardzo mało materii organicznej (<0,5%) i jest ona mocno przetworzona, więc średnio dostępna do mineralizacji przez mikroorganizmy. Mącenie ich nie będzie miało więc obecnie większych bezpośrednich skutków klimatycznych. Ekosystemy z polami konkrecji – ekosystemy osadów głębin (ang. deep-ocean sediment (DOS) ecosystems) – są jednak jednymi z najsłabiej poznanych, choć pokrywają ponad połowę obszaru Ziemi. Wiadomo, że są bardzo zróżnicowane gatunkowo, a organizmy w nich żyjące – z których wiele jeszcze nie zostało odkrytych – odgrywają ważną rolę w obiegu składników odżywczych (np.. azotu) i sekwestracji węgla (Orcutt i in., 2020, Paulikas i in., 2020, Jones i in., 2021, Amon i in., 2022, Hanz i in., 2022).
Eksploatacja tych miejsc będzie oznaczała zagładę związanych z nimi zwierząt czy bakterii, w tym wiążących rozpuszczony w wodzie CO2. Ekosystemy DOS nie mają właściwie szansy się odtworzyć, gdyż same konkrecje tworzą się przez tysiące a nawet miliony lat.
W przypadku innych złóż można spodziewać się podobnego negatywnego oddziaływania górnictwa. Przykładowo w aktywnych kominach hydrotermalnych żyją mikroorganizmy, które rozkładają metan do CO2. Zniszczenie tych siedlisk może spowodować większe emisje metanu do wód morskich, czego konsekwencje są bardzo słabo zbadane. Zmniejszy się także przetwarzanie innych gazów np. bardzo szkodliwego dla zwierząt siarkowodoru (H2S), co będzie wpływać na żywe organizmy powodując różne zaburzenia w środowisku głębin morskich, w tym w obiegu organicznego węgla (Orcutt i in., 2020, Amon i in., 2022).
Ilustracja 3. Krab z rodzaju Parapagurus na polu konkrecji żelazowo-manganowych w pobliżu podmorskiej góry Gosnold. Źródło: NOAA Ocean Exploration.
Chmury osadów
Maszyny wydobywcze jeżdżące po dnie morskim będą zabijać żyjące tam organizmy, a chmury wzbijanych osadów będą utrudniać wielu zwierzętom odżywianie czy komunikację. Problemem jest także hałas i zanieczyszczenia. Negatywne oddziaływanie będzie obejmować obszar nawet 3 razy większy od bezpośrednio eksploatowanego oraz wiele dziesiątek czy setek metrów kolumny wody powyżej. Wielu naukowców uważa, że wrażliwe habitaty głębin zostaną w ten sposób bezpowrotnie zniszczone. Badania na małą skalę dotyczące zbierania konkrecji pokazały, że funkcje ekologiczne objętych tym fragmentów dna były nadal zaburzone po 2-4 dekadach od ustania działań wydobywczych. Przykładowo na jednym z obszarów w strefie Clariona-Clippertona ślady po maszynach były widocznie po 26 lat od eksperymentalnego wydobycia, a różnorodność i masa nicieni wciąż była mniejsza niż w okolicy (Miller i in., 2018, Amon i in., 2022, IUCN Marine News nr 17, 2022).
Ilustracja 4. Gąbki szklane z rodziny Farreidae na głębokości ok. 2300 m. Zdjęcie: Laulima O Ka Moana/ NOAA Office of Ocean Exploration and Research.
Podobne duże zniszczenia dna mają miejsce w przypadku intensywnego trałowania i badania pokazują, że w takich miejscach następuje duży i długotrwały spadek bioróżnorodności – zarówno liczby gatunków jak i wielkości populacji. Niektóre gatunki mogą nie mieć praktycznie w ogóle szansy powrócić w dane miejsce np. przytwierdzone do podmorskich gór koralowce rosną bardzo wolno (kilka mikrometrów do ok. 1 mm rocznie), a duże osobniki mogą mieć nawet tysiące lat. Ich zniszczenie będzie więc w dużej mierze bezpowrotne.
Podmorskie góry są też często ważnym miejscem rozrodu ryb czy bezkręgowców, więc wydobywanie skorup może wpłynąć pośrednio na wiele gatunków zwierząt żyjących przy dnie. Przykładowo analizy przeprowadzone w rok po testowym pozyskiwaniu przez Japonię bogatych w kobalt skorup na podmorskiej górze Takuyo-Daigo pokazały, że ilość krewetek i ryb na jednostkę powierzchni zmniejszyła się w tym regionie ok. 40-50% w stosunku do czasu przed eksploatacją (zobacz też: Rafy koralowe – czy któreś przetrwają globalne ocieplenie?) (Miller i in., 2018, Orcutt i in., 2020, Amon i in., 2022, Washburn i in., 2023).
Zanieczyszczona woda
Obecna technologia wydobycia zakłada przemieszczanie materiału z dna na statki. Materia organiczna z osadów wynoszona w ten sposób na powierzchnię może się utlenić, co też będzie niewielkim źródłem emisji CO2 (przykładowo w badaniu zespołu Dainy Paulikas oszacowano to na ok. 27 g CO2 na tonę wilgotnych konkrecji). Pobrana z urobkiem woda, w której po przetworzeniu materiału znajdują się drobne fragmenty skał, chemikalia czy cząsteczki różnych substancji zawartych w skałach, jest zrzucana z powrotem do oceanu. Formuje to zawiesinę negatywnie wpływającą na morskie zwierzęta – podobnie jak wzbijane z dna chmury osadów. W regionach wydobycia minerałów mogą więc spaść połowy ważnych gospodarczo gatunków takich jak tuńczyki. Ryby są też elementem krążenia węgla w oceanach, więc zmiany wielkości ich populacji czy zachowania będą miały określone konsekwencje (więcej o rybach w kontekście krążenia węgla możesz przeczytać tutaj: 5 przykładów tego, jak wymieranie zwierząt dokłada się do ocieplania Ziemi) (Paulikas i in., 2020 , Amon i in., 2022, Amon i in., 2023, Bisson i in., 2023).
Emisje z mazutu
Największe emisje gazów cieplarnianych w przypadku górnictwa podmorskiego wiążą się z wykorzystaniem maszyn i transportem (paliwo). W przypadku wydobycia konkrecji w strefie Clariona-Clippertona, przy rocznej produkcji 3 mln ton suchej masy, wynosiłyby one szacunkowo ok. 82 600 – 482 000 t CO2e (czyli maksymalnie nieco więcej niż 1/9 emisji Polski). Statki operujące na otwartym morzu najczęściej jako paliwa używają mazutu. Jego spalaniu towarzyszą nie tylko emisje CO2 ale także CH4, N2O i zanieczyszczeń typu tlenki azotu, tlenki siarki, tlenek węgla, lotne związki organiczne i pyły zawieszone, które przyczyniają się do ocieplenia klimatu, zakwaszenia i tworzenia ozonu przygruntowego. Aerozole ze spalin statków wpływają również na formowanie niskich chmur, co może mieć niewielki (chłodzący) wpływ na klimat (Heinrich i in., 2020, Righi i in., 2023).
Ilustracja 7. Regiony na dnie oceanicznym, gdzie zostały przyznane przez ISA koncesje na poszukiwanie złóż. Źródło: Amon i in., 2022
Wydobywać czy chronić?
Obecnie około 1,5 miliona km2 (rozmiar Mongolii) obszaru międzynarodowego dna morskiego* zostało przeznaczone do eksploracji. Większość z tego w bogatej w złoża strefie Clariona-Clippertona na Pacyfiku. Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego (ISA) wydała już ponad 30 koncesji poszukiwawczych. W jednym z konsorcjów ma udział także Polska. Jednocześnie ISA pracuje nad regulacjami dotyczącymi górnictwa głębinowego, które umożliwią eksploatację tych złóż (mają powstać do 2025 r.). Istnieje jednak wiele obaw, że zbyt duża presja wywierana przez firmy na ISA może spowodować pominięcie w tym procesie ważnych kwestii środowiskowych.
Naukowcy, a także organizacje takie jak Międzynarodowa Unia Ochrony Przyrody uważają, że do czasu zbadania wszelkich ryzyk związanych z górnictwem powinno obowiązywać moratorium na prace na dnie oceanów. Brak wiedzy na temat ekosystemów w głębinach utrudnia bowiem chociażby ustanowienie skutecznych środków ich ochrony czy przewidywanie i łagodzenie długoterminowych skutków wydobycia. Przykładowo wszystkie 11 znanych, aktywnych kominów hydrotermalnych w północnej części Grzbietu Środkowo-Atlantyckiego zostało przeznaczone do eksploracji, chociaż spełniają one wiele kryteriów do objęcia ochroną takich jak unikalność, rzadkość, ważne siedlisko zagrożonych gatunków itd. (Amon i in., 2022, IUCN Marine News nr 17, 2022).
Ilustracja 8. Aktywny komin hydrotermalny. Zdjęcie: NOAA Office of Ocean Exploration and Research.
Pierwsze kopalnie
ISA reguluje tylko kwestie związane z wydobyciem na obszarach wód międzynarodowych. Oznacza to, że poszczególne państwa mogą działać na terenie swoich wyłącznych stref ekonomicznych bez zezwoleń ISA. Kilka państw prowadziło już testowe działania (np. Japonia, Papua-Nowa Gwinea), a część szykuje się do tego. Przykładowo Norwegia wyznaczyła na ten cel ok. 280 tys km2 (mniej więcej wielkość terytorium Włoch). Zajęcie się tematem górnictwa podmorskiego staje się więc coraz pilniejsze. Naukowcy zwracają uwagę, że jeśli eksploatacja na większą skalę rozpocznie się, trudno będzie ją zatrzymać, gdyż zainwestowane zostaną ogromne środki, które będą „musiały się zwrócić” (Amon i in., 2022).
Dotychczasowe wydobycie na małą skalę nie daje pełnej odpowiedzi co do wpływu na środowiskowo przy dużej skali. Poważnym problemem dotyczącym górnictwa podmorskiego jest również odpowiedzialność za szkody środowiskowe powstające w głębinach mórz, począwszy od tego na przykład kto i jak miałby je monitorować. Nie wiadomo też jak skutecznie odtwarzać ekosystemy głębin, tym bardziej, że wiele z nich powstawało tysiące czy miliony lat (Miller i in., 2018, Orcutt i in., 2020).
Ilustracja 9. Miejsce wysięków na dnie, widoczne ślimaki z rodzaju Neptunea i ich jaja (żółte „wieże”). Zdjęcie: Ocean Exploration Trust
Część badań pokazuje, że emisje związane z wydobywaniem i przetwarzaniem metali ze złóż podmorskich mogą być w niektórych sytuacjach mniejsze od emisji z kopalni na lądach, inne – że jest odwrotnie. Problemy związane z ograniczaniem szkód na dnie morskim, odtwarzaniem ekosystemów itp. są jednak nieporównywalne do sytuacji z obecnie istniejącymi konwencjonalnymi kopalniami. Do tego ciągle istnieje zbyt mało danych aby oszacować całkowity „klimatyczny” wpływ górnictwa głębinowego. Z tych wszystkich powodów naukowcy podpisani pod stanowiskiem Rady Naukowej Akademii Europejskich uważają, że przedstawianie górnictwa podmorskiego jako mniej emisyjnego czy mniej szkodliwego od lądowego jest wprowadzaniem ludzi w błąd (Fritz i in., 2023, stanowisko EASAC, 2023).
W dobie kryzysu klimatycznego i zaniku bioróżnorodności zasadne więc wydaje się pytanie stawiane przez część naukowców czy warto eksploatować dno morskie, zamiast szukać alternatywnych materiałów do budowy technologii odnawialnych źródeł energii, usprawniać procesy recyklingu czy inwestować w innowacje. Może się bowiem okazać, że próbując rozwiązać jeden problem, tworzymy kolejny, nie wiedząc nawet do końca jak może być poważny. Wartość nienaruszonych głębin oceanicznych może bowiem zdecydowanie przekraczać krótkoterminowe zyski z górnictwa podmorskiego, tym bardziej, że szkody przez nie spowodowane będą zapewne nieodwracalne w skali ludzkiego życia. (IUCN Marine News nr 17, 2022, Fritz i in., 2023, stanowisko EASAC, 2023).
Anna Sierpińska, konsultacja merytoryczna: dr Tomasz Kijewski
Fajnie, że tu jesteś. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł Ci poszerzyć lub ugruntować wiedzę.
Nie wiem, czy wiesz, ale naukaoklimacie.pl to projekt non-profit. Tworzymy go my, czyli ludzie, którzy chcą dzielić się wiedzą i pomagać w zrozumieniu zmian klimatu. Taki projekt to dla nas duża radość i satysfakcja. Ale też regularne koszty. Jeśli chcesz pomóc w utrzymaniu i rozwoju strony, przekaż nam darowiznę w dowolnej wysokości
