Door een groeiende behoefte aan grondstoffen staan ondernemingen in de rij om ertsen en metalen van de zeebodem te halen. Dat gaat uiteraard niet zonder ernstige milieuschade. Het team van wetenschapper Pedro Martínez Arbizu onderzoekt in hoeverre het leven in de diepzee zich kan herstellen.
Tweeduizend kilometer uit de kust van Mexico glijdt de Sonne over de nachtzwarte Stille Oceaan. Het schip sleept een instrument achter zich aan dat is uitgerust met foto- en videocamera’s en vlak boven de zeebodem zweeft. Aan boord kijkt Lilian Böhringer van het Alfred Wegener Instituut in Bremerhaven gefascineerd naar de livebeelden uit een diepte van 4500 meter. De vlakke bodem is bezaaid met steenklompen zo groot als aardappelen. Op het eerste gezicht lijkt die vreemde wereld op een dood maanlandschap. Maar in het licht van de schijnwerper ontwaart de bioloog overal tekenen van leven in het zachte sediment: kruipsporen, wormgaten, de omtrek van een zeester die zich heeft ingegraven.
Dan trillen er vreemdsoortige diepzeebewoners op haar beeldscherm. Een paar hebben een houvast gevonden op de stenen: anemonen die op bloemen lijken, fragiele koraalboompjes en sponzen op steeltjes, waaraan slangsterren zich vastklampen. Elke twintig seconden maakt de camera een foto van de bodemfauna. Böhringer vergroot het laatste snapshot. ‘Een prachtige zeekomkommer!’ roept ze enthousiast. Het bizarre wezen draagt een soort zeil op de rug en door het roze, bijna transparante lichaam schemert het spijsverteringskanaal. ‘In de diepzee zijn deze dieren bonter en veelsoortiger dan in de koraalriffen.’ Algauw zijn er ook witte, oranje en violette zeekomkommers te zien, stekelige worsten en buikige zeevarkens met beenstompjes.
Geleidelijk verandert het uitzicht: de steenklompen zijn steeds meer bedekt met sediment, de levende wezens worden minder talrijk. Na een paar honderd meter is de zeebodem veranderd in een zandwoestijn. ‘We benaderen bijna het ontginningsgebied,’ zegt de onderzoekster na een blik op haar kaart met de positie van het schip. Kort daarna verschijnen op de bodem de anderhalve meter brede sporen van een tonnen zwaar rupsvoertuig. Op de doorploegde akker zitten een paar zee-egels. Een rood oplichtende garnaal zwemt door het beeld. Het gesteente is verdwenen en daarmee ook de dierenwereld die erop leeft.
Op een diepte van 4000 tot 6000 meter over een oppervlak groter dan de EU ligt 25 tot 40 miljard ton mangaanknollen
In de herfst van 2022 is vanuit Californië in het noordoosten van de Stille Oceaan een expeditie vertrokken met het Duitse onderzoeksschip Sonne. Een team van 38 mensen wil onderzoeken welke schade de mijnbouw in de oceaan achterlaat. Anderhalf jaar geleden testte de Belgische onderneming Global Sea Mineral Resources (GSR) in deze regio een oogstmachine met de afmetingen van een maaidorser. Die werd ontwikkeld om ertsen te verzamelen van de zeebodem: mangaanknollen die in de loop van miljoenen jaren op de diepzeevlaktes zijn ontstaan. Ze bevatten felbegeerde metalen zoals kobalt, koper en nikkel, die van belang zijn voor nieuwe technologie. Maar de ontginning zou een nog nauwelijks onderzocht ecosysteem op grote schaal kunnen verwoesten.
Maritieme eldorado
De Clarion-Clipperton Zone (CCZ), een zeegebied tussen Hawaï en Mexico, is het maritieme eldorado. Op een diepte van 4000 tot 6000 meter ligt daar over een oppervlak groter dan de EU ongeveer 25 tot 40 miljard ton mangaanknollen. De Internationale Zeebodemautoriteit (ISA), een VN-organisatie, beheert deze reusachtige voorraden erts. Ze geeft licenties uit voor internationale wateren – tot dusver alleen voor de verkenning van de bodemschatten. Op dit moment werkt de autoriteit aan een reglement voor de ontginning. Deze Mining Code zou deze zomer goedgekeurd kunnen worden en meteen het startschot zijn voor de diepzeemijnbouw.
Naast GSR behoort ook de Duitse Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffen tot de zeventien licentiehouders in de CCZ. De claims omvatten elk 75.000 vierkante kilometer, ongeveer de oppervlakte van Beieren. In 2021 heeft GSR in het Belgische en het Duitse licentiegebied twee grote knollenvelden van ongeveer 30.000 vierkante meter geoogst en de klompen aan de rand van de testvelden overgeladen. Tegelijkertijd voerde het Europese onderzoeksproject MiningImpact, gecoördineerd door onderzoeksinstituut Geomar uit Kiel, een onafhankelijke milieustudie uit. Nu keren de wetenschappers met de Sonne terug om de gevolgen voor het ecosysteem te onderzoeken.
Fauna zou tientallen tot misschien zelfs duizenden jaren nodig hebben om zich te herstellen
‘De soortenrijkdom in de CCZ is even groot als in de tropische regenwouden, vooral vanwege de mangaanknollen. Daarop vestigen zich veel dieren, die op hun beurt weer andere organismen aantrekken,’ vertelt expeditieleider Pedro Martínez Arbizu van het Duitse onderzoekscentrum naar mariene biodiversiteit in Wilhelmshaven, tijdens de tocht naar het Duitse licentiegebied. ‘Bij eerdere reizen hebben we honderden nieuwe soorten geregistreerd.’
Mijnbouw in de diepzee zou hun leefruimte onherstelbaar beschadigen, vreest hij, omdat oogstmachines de knollen verwijderen en veel stof doen opwaaien. ‘De sedimentwolken verspreiden zich tot ver buiten het mijngebied,’ aldus de bioloog. ‘Filtreerdieren zoals sponzen worden onder de deeltjesregen begraven en zouden kunnen stikken.’
Voor de expeditie, die acht weken zal duren, werden containers vol meetinstrumenten en apparatuur om monsters te nemen ingeladen, waaronder miljoenen kostende hightechapparaten voor diepzeeonderzoek: een op afstand bestuurbare duikrobot met grijparmen en een torpedovormige autonome duikboot om de zeebodem mee in kaart te brengen.
Haperingen
Het begin van de reis verloopt moeizaam. Het coronavirus heeft zichzelf aan boord weten te smokkelen. De besmette mensen moeten zich isoleren in hun hutten. Voor de anderen geldt: mondkapjes dragen en afstand houden. Gegeten wordt er in ploegen – haastig en zwijgzaam. Bovendien hapert de techniek: de gps-lokalisering werkt niet goed, de instrumenten landen niet op de bedoelde coördinaten op de zeebodem. De duikrobot heeft een lek en als er een touw breekt, verdwijnen waardevolle instrumenten ongecontroleerd de diepte in.
Maar onderzoekers en scheepsbemanning lossen de problemen op. Ook de verloren apparatuur kan met behulp van de duikrobot op de oceaanbodem worden gelokaliseerd en onbeschadigd worden geborgen. En na tien dagen klinkt het verlossende bericht van de kapitein door de luidsprekers: ‘Alle PCR-tests zijn negatief!’ Bij het avondeten is de stemming in de eetzaal uitgelaten.
Nog 100 meter, 50… ‘Stop!’ zegt Martínez Arbizu. De matroos stopt de lier. Het apparaat schommelt nu enkele meters boven de bodem, op 4100 meter diepte. Op het beeldscherm zijn een paar plastic buizen te zien, en daaronder de zeebodem. Geen mangaanknollen te bekennen. De onderzoekers willen het door een dikke laag sediment bedekte gebied rondom de mijnlocatie onderzoeken. De lier loopt weer en de buizen boren zich in het sediment.
Ruim een uur later is het apparaat terug aan dek. Meteen stelt een tiental wetenschappers de kostbare monsters veilig. Een tropische regenbui klettert op het scheepsdek. Een paar minuten later zijn de sedimentkernen al op weg naar de laboratoria. Ze moeten onder andere laten zien of door diepzeemijnbouw zware metalen uit de zeebodem vrijkomen en hoe de samenstelling van de bacteriële gemeenschap verandert.
Het team van Martínez Arbizu speurt in het sediment naar dieren die nog geen millimeter groot zijn. Die vormen een groot deel van de diepzeefauna, volgens de bioloog. Op de werktafel voor hem ligt een plas modderig water. Het ruikt naar ethanol. Hij zeeft een sedimentmonster door een fijnmazige stalen zeef. De kleinste levende wezens die daarop achterblijven worden geconserveerd in alcohol en later in Duitsland geteld en gedetermineerd. ‘Het meest vinden we roeipootkreeftjes,’ zegt hij, ‘en draadwormpjes. Alleen al in het Duitse licentiegebied zijn er daarvan ongeveer tienduizend keer zoveel als sterren in onze Melkweg.’
Oceaanschatten
Sinds de eeuwwisseling groeit de belangstelling voor grondstoffen in de diepzee. Naast metaalrijke zwavelertsen en kobaltkorsten op onderzeese bergen zijn de knollenvelden bijzonder gewild. Al in de jaren zeventig werden er pogingen gedaan om ze te benutten, uit angst voor een tekort aan reserves aan land. Nu zijn de energietransitie en de digitalisering de grote aanjagers van de zoektocht naar de oceaanschatten. Mangaanknollen bevatten meerdere metalen die onontbeerlijk zijn voor elektrische auto’s, windmolens en smartphones. Experts schatten dat de hoeveelheid kobalt in de CCZ drie tot zes keer zo groot is als de wereldwijde reserves aan land.
Voorstanders argumenteren dat diepzeemijnbouw niet alleen zou kunnen voorzien in onze groeiende behoefte aan grondstoffen, maar ook onze afhankelijkheid zou verminderen van politiek instabiele en ondemocratische staten. Bijvoorbeeld van Congo, waar ruim tweederde van alle kobalt ter wereld vandaan komt, en van China, dat dominant is bij de verdere verwerking van het metaal. Bovendien zouden de maatschappelijke en de milieukosten geringer zijn dan bij mijnbouw aan land, aangezien er geen mensen verplaatst en geen bossen gerooid hoeven te worden, en minder giftig afval ontstaat.
Wetenschappers waarschuwen daarentegen voor enorme schade aan het gevoelige ecosysteem door het oogsten van de knollen, die zo belangrijk zijn voor het overleven van veel soorten, door het opgewerveld sediment en het lawaai van oogstvoertuigen in de zeer stille diepzee en het slijk dat transportschepen terugstorten in zee. De traag groeiende fauna zou tientallen tot misschien zelfs duizenden jaren nodig hebben om zich te herstellen. Dat blijkt ook uit een experiment voor de kust van Peru, waar onderzoekers in 1989 een knollenveld omploegden. Bijna dertig jaar later waren de sponzen daar nog niet teruggekeerd.
Diepzeemijnbouw heeft minder milieukosten aangezien er geen mensen verplaatst en geen bossen gerooid hoeven te worden
De kennis over de diepzeefauna en hun biotoop is nog heel onvolledig. Hoe oud worden de organismen en hoe groot is hun verspreidingsgebied? Hoe planten ze zich voort? Welke soorten hebben een sleutelpositie in het ecosysteem? Deze vragen moeten worden beantwoord om het risico van de diepzeemijnbouw serieus te kunnen inschatten. Anders sterven soorten uit voordat ze worden ontdekt.
Desondanks wil de Internationale Zeebodemautoriteit in juli regels voor de diepzeemijnbouw goedkeuren. Reden voor die haast: Nauru, een klein eilandstaatje in de Stille Oceaan met een licentie in de CCZ, heeft in 2021 een beroep gedaan op een paragraaf in het internationale zeerecht. Volgens die paragraaf moet de autoriteit binnen twee jaar een reglement produceren. In de Mining Code moeten de toegestane grootte van de mijngebieden, de milieuvoorwaarden en de verdeling van de opbrengsten worden vastgelegd. Met de resultaten van de ontginningstest willen de onderzoekers aanbevelingen opstellen, bijvoorbeeld voor het aanwijzen van beschermde gebieden en voor milieucontroles.
De Sonne is intussen al vier weken onderweg op de Stille Oceaan. Dag en nacht gaan instrumenten het water in. ’s Nachts zie je vermoeide gezichten van onderzoekers die uit hun kooi zijn gebeld omdat er monsters aan dek komen. Tijdens nachtenlange sessies met de camera verkent Lilian Böhringer de zeebodem. Overdag werkt ze zich in het zweet in de fitnessruimte of geniet ze aan dek van het zonnige weer en maakt ze kruiswoordpuzzels. ’s Avonds haalt ze met een stralende blik zeekomkommers en andere diepzeedieren uit de verzamelbox van de duikrobot, als die weer aan dek komt.
Prototype
Bij het expeditieteam hoort ook een vertegenwoordiger van de industrie, François Charlet, die leiding geeft aan de grondstofverkenning van GSR in de CCZ. De geoloog heeft in 2021 al de milieustudie begeleid. Tijdens de dagelijkse meeting voor wetenschappers in de conferentieruimte – de Sonne is nu in het Belgische licentiegebied – laat hij een video zien van de ontginningstest. Te zien is hoe het oogstvoertuig de knollen en de bovenste sedimentlaag opzuigt. In technisch opzicht was de test een succes: ‘De Patania II heeft 90 procent van de knollen geoogst,’ zegt hij.
De Patania II was slechts een prototype. De Patania III moet drie keer zo groot worden en in 2025 voor het eerst worden ingezet. Dan heeft GSR een ontginningstest gepland met een boorschip en een transportsysteem dat de knollen naar de oppervlakte brengt. Ook GSR meent dat mijnbouw in de diepzee minder verwoestend zal zijn dan aan land vaak het geval is. Op basis van wetenschappelijke inzichten zou men internationaal geldende regels overeen kunnen komen. ‘Wij willen feedback van het wetenschappelijk onderzoek om de mijnbouw zo milieuvriendelijk mogelijk vorm te geven,’ zegt Charlet. Dan zou men in 2028 kunnen beginnen, na verdere milieustudies en als er een milieumanagementplan is opgesteld. Mocht diepzeemijnbouw onverantwoord blijken, dan zal GSR geen licentie voor ontginning aanvragen.
De concurrentie wil al snel beginnen met de knollenoogst. Kort voor de Sonne was The Metals Company met een boorschip naar de CCZ gevaren. Op basis van een overeenkomst met Nauru, Tonga en Kiribati neemt die Canadese onderneming deel in drie licentiegebieden. In oktober 2022 bracht het meer dan 3000 ton mangaanknollen naar de oppervlakte. De Internationale Zeebodemautoriteit had het plan voor de milieucontroles weliswaar bekritiseerd, maar uiteindelijk toch toestemming gegeven voor de test. Vanaf 2024 wil The Metals Company op industriële schaal gaan ontginnen.
Zou de fauna van de knollenvelden zich daarvan herstellen? Zou ze daarbij geholpen kunnen worden? Diepzee-ecoloog Sabine Gollner van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) op Texel wil dat uitzoeken. In de container op het achterdek kijkt ze naar een wand vol beeldschermen. Voor haar zitten de piloot van de duikrobot en een collega die de grijparm bedient. Na de landing trekt de arm plastic frames uit een box, het ene na het andere, en plaatst deze op het spoor van het rupsvoertuig in het testgebied. Andere komen daarnaast. Aan het frame zijn knollen van klei bevestigd: een pottenbakker heeft er drieduizend voor haar gemaakt. ‘Het experiment moet antwoord geven op de vraag of sponzen, anemonen en koralen zich ook vestigen op kunstmatige knollen,’ zegt ze. ‘Zo ja, dan zouden ontgonnen gebieden daarmee hersteld kunnen worden.’ Maar de kosten zouden enorm zijn.
Ecosysteem
Al sinds 2021 worden zulke frames in het testgebied uitgezet. Een aantal daarvan wil de onderzoekster nu weer omhoog halen. Opnieuw strekt de duikrobot zijn grijparm uit. Een grenadiervis met grote ogen duikt kalmpjes op in het licht van de schijnwerper en verdwijnt weer in de duisternis. Later krabt Gollner in het laboratorium met een scheermesje de knollen schoon. Op Texel zal ze de biofilm analyseren. Het zou weleens vele jaren kunnen duren voordat er grotere organismen op de kunstmatige knollen groeien. In het gunstigste geval.
Na bijna twee maanden op zee is er weer land in zicht. Kort voor Kerst bereikt het schip de Californische kust. In de tussentijd heeft de Duitse Bondsregering verklaard dat ze de diepzeemijnbouw voorlopig niet zal steunen. De risico’s en het ecosysteem van de diepzee moeten eerst beter worden onderzocht. De volgende reizen van de Sonne staan al gepland.
Lees ook:
