I 1872 stævnede skibet HMS Challenger ud fra havnen i Portsmouth og begyndte en 1000 dage lang ekspedition rundt på verdenshavene.
Forskerne ombord indsamlede data om temperaturer, havstrømme og kemiske variationer i havvandet og prøver fra den mørke havbund flere kilometer under overfladen.
I de mudrede prøver gemte der sig små, hårde knolde, som viste sig at være fulde af metaller som mangan, nikkel og kobber.
I dag, næsten 150 år senere, spreder guldfeberen sig i hele verden for at få del i de selvsamme metaller. Alt fra statslige aktører i Kina og Japan til private firmaer i Europa står klar til et ræs mod havbunden.
Interessen tager til lige nu, fordi den verdensomspændende grønne omstilling betyder en eksplosion i efterspørgslen på metaller.
Verden får fx brug for mere kobber til kabler og ledninger, så vi kan elektrificere den kemiske industri og transportsektoren og udfase fossile brændstoffer i energiproduktionen.
Samtidig stiger efterspørgslen på sjældne jordartsmetaller til fx magneter i vindmøllers elgeneratorer samt i brændselsceller, der kan omsætte brint til strøm uden forurening.
Og så er kobolt i dag uundværligt i litium-ion-batterier, der spiller en central rolle i den grønne revolution.
Havstøvsuger sluger metalknolde
Minerobotten Patania II skal støvsuge havbunden for de såkaldte manganknolde, der rummer vigtige metaller til grøn teknologi. Maskinen skal testes i området Clarion Clipperton Zone i Stillehavet.
Mineskib styrer “støvsuger”
Patania II styres via et kabel fra et mineskib. Kablet bærer samtidig robottens vægt på 25 tons, mens den hejses ned på havbunden i 4,5 km’s dybde og op igen, når skibet skifter position. Firmaet bag havstøvsugeren har licens til efterforskning i et område på 76.728 kvadratkilometer.
Metalknolde vokser på hajtænder
De såkaldte mangankolde dannes på små skaller eller hajtænder, hvor metaloxider fra vandet sætter sig. Knoldene måler 3-10 cm i diameter, og de vokser over millioner af år. Knoldene i området Clarion Clipperton Zone har en anslået værdi på 150.000 milliarder kr.
Støvsugerslanger pumper knolde op
Maskinens front er udstyret med fire “støvsugere”, som hver består af to slanger, der pumper vand ud og op gennem et rør, som opsamler de metalholdige knolde. Vandstrømmen skaber undertryk lige over havbunden, hvilket suger manganknoldene ind i maskinen.
Knoldene opsamles i en beholder
Sediment fra havbunden bliver filtreret fra manganknoldene og pumpes ud af bagenden på maskinen. Knoldene bliver “skubbet” bagud af en pumpe, indtil de ender i en beholder. Når beholderen er fuld, bliver knoldene lagt i en bunke på havbunden, hvorfra de kan pumpes op til mineskibet.
Nuværende miner på land kan ikke opfylde vores behov alene og medfører desuden deres egne store miljø- og klimaudfordringer – blandt andet enorme huller i landskaberne og udledning af giftige stoffer.
Heldigvis er teknologien nu klar til at rykke minedriften til havs. Mineselskaber og ingeniører har udviklet enorme, støvsugeragtige minerobotter, som kan køre på havbunden og opsamle de metalholdige knolde.
Andre maskiner skal knuse havbundsskorpe og vulkanske kildevæld, som også er fulde af værdifulde metaller. Spørgsmålet er, om havminerne kan indfri de enorme forventninger uden at ødelægge havmiljøet.
Hvis det lykkes, kan havbunden blive den grønne revolutions Klondike – og forvise forurenende miner på land til en ubetydelig birolle.
Havbunden rummer skatkammer
Hvis vi for alvor vil sætte skub i den grønne revolution, skal strøm fra vindmøller og solceller flyttes hurtigt derhen, hvor den skal bruges.
Det kræver kort fortalt flere og større kabler på kryds og tværs af oceaner og kontinenter. Kablerne indeholder kobber, som i dag udvindes i miner på land. For eksempel bliver 40 procent af verdens kobber i dag produceret i åbne miner i Andesbjergene i Chile.
Minerne efterlader gigantiske kratere i landskabet. Da koncentrationen af kobber i malmen kun er på én procent, skal metallet udvindes med giftige kemikalier.
De giftige malmrester skaber alvorlige miljøproblemer, uanset om de opbevares på land, hvor giften kan sive ned til grundvandet, eller dumpes på åbent hav.
Og det er ikke kun kobber, som volder problemer for en storstilet grøn omstilling. I dag står især kobolt som klimateknologiens sorte skygge.
25 tons vejer “støvsugeren” Patania II, der kan opsamle metalknolde på havbunden.
Metallet, som typisk bruges i elbilbatterier, bliver udvundet i forurenende miner i sårbar regnskov, primært i Den Demokratiske Republik Congo, hvor børnearbejdere slider under livsfarlige forhold for en ussel løn.
Tilmed foregår minedriften i en konfliktzone, så forsyningssikkerheden kan komme i fare når som helst. Imens eksploderer behovet for metaller til netop elbilbatterier.
En fremskrivning lavet af analysevirksomheden BloombergNEF viser, at den globale efterspørgsel efter syv vigtige stoffer til elbilbatterier, bl.a. kobber, kobolt, litium og aluminium, er lidt under 1 mio. tons årligt i 2020, men vil nå hele 7 mio. tons om året i 2030 – altså en syvdobling på ti år.
Derfor kigger mineselskaber nu mod havbunden. Undersøgelser gennem de seneste årtier har igen og igen vist, at det dybe mørke på bunden af verdenshavene, 4-5 km nede, er et sandt skatkammer af mineraler med et højt indhold af metaller.
Faktisk anslår flere undersøgelser, at havbunden kan rumme mere metal end alle verdens kontinenter tilsammen.
Især tre typer havbund er interessante. Den ene er toppen af undersøiske bjerge, hvor skorpen er rig på metaller som fx platin, der bruges i de katalysatorer, som renser bilers udstødningsgasser.
Minerobotter kan knuse skorpen på bjergtoppene og pumpe gruset op til et skib. Det andet skatkammer er vulkanske kildevæld i havbundens sprækkezoner, hvor svovlforbindelser med et højt metalindhold siver op fra undergrunden og danner rygende skorstene.
Rygende skorstene ved vulkanske kildevæld rummer bl.a. kobber og sølv. Skorstenene bliver dannet af metalholdige sulfider, som siver op fra havbunden i vulkanske sprækkezoner.
Væggene i skorstenene rummer kobber, bly, zink, guld og sølv. Maskiner med flere meter brede, roterende hoveder af wolframkarbid kan bruges til at knuse skorstenene, hvorefter gruset pumpes op til et mineskib.
Metoden er blevet testet ud for Papua Ny Guinea og senest ud for Okinawa i Japan.
Men det er den dybe havbund uden for de nationale zoner – dvs. mindst 370 km fra kysten – som for alvor giver mineselskaberne guldfeber.
Store områder af havbunden er nemlig dækket af de såkaldte manganknolde på størrelse med tennisbolde, som stort set kun består af metaller.
Omtrent en fjerdedel af hver knold er mangan, som bruges til at fremstille stål og glas. Samtidig rummer knoldene høje koncentrationer af nikkel, kobolt, kobber og molybdæn.
Den store fordel sammenlignet med undersøiske bjergtoppe og vulkanske kildevæld er, at knoldene ligger løst på havbunden og kan suges op, uden at det er nødvendigt at knuse materialer.
Sammenlignet med miner på land rummer knoldene syv gange mere kobber pr. kg, og resten af dem består af brugbare metaller. Derfor vil havminerne ikke i samme grad være afhængige af giftige udvindingskemikalier.
De små metalkugler rummer mere kobolt end alle kendte landreserver. Og sidst, men ikke mindst, er knoldene en nærmest uudtømmelig ressource – eksperter anslår, at billioner (12 nuller) ligger klar til at blive samlet op fra havbunden.
Manganknolde er på størrelse med tennisbolde, og rummer høje koncentrationer af nikkel, kobolt, kobber og molybdæn.
FN-organisationen International Seabed Authority (ISA), der regulerer udvinding af mineraler på havbunden, har udstedt i alt 29 efterforskningslicenser til mineselskaber, og 16 af licenserne er bevilget inden for området Clarion Clipperton Zone i Stillehavet, hvor oceanbunden er dækket af manganknolde. Området er 76.728 kvadratkilometer stort.
Netop her skal havminerne stå deres første store test: Det belgiske firma Global Sea Mineral Resources (GSR) er ved at forberede en omfattende afprøvning af deres “havstøvsuger”, Patania II, i et område på 0,9 kvadratkilometer.
Støvsuger skal testes
Patania II er på størrelse med en bus og vejer 25 tons. Minemaskinen indsamler manganknolde ved hjælp af vandpumper, som skaber undertryk lige over havbunden, så knoldene bliver suget op.
Sediment fra havbunden bliver filtreret fra knoldene og pumpet ud af bagenden af Patania II. Herefter bliver knoldene opsamlet i en beholder bagerst i støvsugeren.
Når knoldene er indsamlet, sænker mineskibet et rør ned på havbunden, som suger dem op til overfladen.
Patania II bliver på sin testtur fulgt af det tyske forskningsskib Sonne, der sender miniubåde og måleudstyr ned til havbunden for at observere konsekvenserne for miljøet og dyrelivet i det evige mørke under 4 km vand.
Tidligere undersøgelser har peget på, at minedriften kan efterlade ar på havbunden. I 1989 gennemførte tyske forskere en række forsøg i Stillehavet, hvor de brugte en harve til at simulere en havstøvsuger, der høster manganknolde.
Forskerne har genbesøgt stederne adskillige gange siden – sidst i 2015 – og den harvede havbund lignede stadig en ødemark.
Havminer: grøn teknik eller ødelagt økosystem?
Minedrift på havbunden kan skaffe metaller som kobolt og kobber til grøn teknologi, ligesom metoden kan afløse forurenende miner på land. Til gengæld risikerer vi at forstyrre uberørte økosystemer og rasere havbunden.
For havminer: Metal skal bruges i en klimavenlig verden
Havbunden rummer metaller, der bliver mangelvarer i en grønnere verden. Det gælder fx, når elbiler afløser benzinbiler. Et elbilbatteri indeholder typisk i dag foruden litium betydelige mængder kobber, aluminium, nikkel og kobolt. Efterspørgslen står til at eksplodere de næste ti år. Nedenstående fremskrivning gælder syv vigtige materialer til bilbatterier. Efterspørgslen er under 1 mio. tons pr. år i 2020, men forventes at stige til over 7 mio. tons årligt i 2030.
Imod havminer: Store maskiner kan skade dyreliv i havet
Når minemaskiner knuser undersøiske bjerge, pulveriserer skorstene ved vulkanske kildevæld eller støvsuger manganknolde op, bliver havbunden forvandlet til en ødemark, og dyrs levesteder kan blive ødelagt. Selvom “havstøvsugere” ser ud til at være den skånsomste metode, fordi de ikke knuser havbund, men blot opsuger de såkaldte manganknolde, hvirvler de alligevel finkornet sediment, kaldet silt, op fra havbunden. Det skyldes maskinens vægt og bevægelse hen over bunden samt pumperne i maskinen, som sætter vand i bevægelse. Silt kan dræbe fisk og andre vandorganismer, så et afgørende spørgsmål er, om skyer af sediment skabt af en havstøvsuger når helt op i den øverste km af vandsøjlen, hvor biodiversiteten er størst; bl.a. dette vil mineselskabet GSR teste i 2020.
Forskere har fundet et overraskende rigt dyreliv i det evige mørke på bunden af dybhavet. Her lever fisk, orme, skaldyr, svampe, søpølser, søstjerner og søpindsvin.
Dyrenes levesteder vil uundgåeligt blive beskadiget i de områder, hvor minedriften finder sted, men det er ikke den eneste trussel.
Når en minerobot som Patania II suger manganknolde op fra havbunden, udløser den en sky af finkornet sediment kaldet silt, som stiger op i vandsøjlen og kan skade dyrelivet længere oppe.
Derfor afhænger havminernes skæbne af, om minerobotter kan fintunes, så de skåner havmiljøet mest muligt.
Netop derfor har GSR installeret en sensor forrest på Patania II, som skal sørge for, at undertrykket fra vandpumperne kun påvirker det øverste af havbunden og ikke hvirvler for meget sediment op i vandet.
GSR har lavet modelberegninger, som peger på, at skyen af silt vil brede sig tre-ti kilometer fra havstøvsugeren, inden partiklerne synker ned på havbunden igen.
Testen af Patania II skal fx vise, om minerobotten med fordel kan høste manganknoldene i striber med mellemrum, og om man kan udnytte havstrømmene, så hovedparten af nedfaldet lander i allerede høstede områder.
Uanset udfaldet af testen ventes FN-organisationen ISA at friholde 30 procent af Clarion Clipperton Zone for kommerciel minedrift for at beskytte økosystemet.
Dyk ned på havbunden, og se en havstøvsuger i aktion.
Massachusetts Institute of Technology har lavet denne animation af, hvordan en af de såkaldte havstøvsugere suger manganknolde op fra havbunden.
Netop derfor har GSR installeret en sensor forrest på Patania II, som skal sørge for, at undertrykket fra vandpumperne kun påvirker det øverste af havbunden og ikke hvirvler for meget sediment op i vandet.
GSR har lavet modelberegninger, som peger på, at skyen af silt vil brede sig tre-ti kilometer fra havstøvsugeren, inden partiklerne synker ned på havbunden igen.
Testen af Patania II skal fx vise, om minerobotten med fordel kan høste manganknoldene i striber med mellemrum, og om man kan udnytte havstrømmene, så hovedparten af nedfaldet lander i allerede høstede områder.
Uanset udfaldet af testen ventes FN-organisationen ISA at friholde 30 procent af Clarion Clipperton Zone for kommerciel minedrift for at beskytte økosystemet.
Spørgsmålet er, om verden overhovedet kan undvære skatkammeret af metaller, hvis vi skal redde Jordens klima.
Verdensbanken udregnede i en rapport fra maj 2020, at produktionen af stoffer såsom litium, kobolt og grafit skal stige med hele 500 procent frem mod 2050, hvis den globale temperaturstigning skal holdes under de to grader i Parisaftalen.
Og så bliver det svært for miner på land at levere varen. Derfor kan det blive de små knolde, som blev fundet for 150 år siden, der leverer metallerne til den grønne revolution.
Som forskere fra bl.a. Oxford Universitet skrev i en artikel om havminer i 2018, er spørgsmålet ikke længere, om havminerne kommer, men hvornår.