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Wird der Weltmeeresboden im 20. Jahrhundert ein Zankapfel sein?

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Железомарганцевая конкреция

BHP Billiton zufolge wird es bis 2035 140 Millionen Elektrofahrzeuge geben, gegenüber 6 Millionen Ende 2020. Die Massenumstellung auf Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien wird zu einer unglaublichen Nachfrage nach Seltenerdmetallen führen, die zur Herstellung von Batterien benötigt werden. Und diese Metalle werden aus einem bestimmten Grund selten genannt ...

Dessen Name hat nichts mit der allgemeinen Präsenz von dieser Metallen auf dem Planeten zu tun – dies ist also ein weit verbreitetes Missverständnis. Sie sind auf der Erde verstreut so dass es nur wenig Seltenerdmetalle an einem einzelnen Ort gibt, was erschwert die Verwendung von diesen Metallen in industrieller Produktion. Die Liste der Länder, wo Seltenerdmetalle zu finden sind, wird von China klar angeführt – Chinas Anteil beträgt je nach Element von 80% bis 95%. Gleichzeitig hat das Land zum dritten Mal den Export von Seltenerdmetallen aufgrund des gestiegenen Verbrauchs im Land und der Verwaltungsvorschriften der Branche reduziert. In einer solchen Situation ist der Mangel an Seltenerdmetallen einfach unvermeidlich. Das Monopol Chinas gibt Amerikanern und Europäern Anlass zur Sorge, die sich für "grüne Energie" einsetzen, und deswegen sind sie gezwungen, nach alternativen Energiequellen zu suchen.

Der Markt für Seltenerdmetalle wächst um 6–10% aufgrund der Einführung von Solar- und Windenergie sowie der wachsenden Nachfrage nach Elektroautos, deren Batterien nicht nur Lithium, sondern auch andere Elemente enthalten. Schätzen Sie es selbst ein: Toyota Prius allein enthält etwa 10 kg Lanthan, und der Magnet einer großen Windkraftanlage enthält mindestens 260 kg Neodym.

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© https://deep.green

Experten nennen diese Situation "einen verrückten Goldrausch" und vergleichen sie mit dem Klondike-Goldrausch und mit dem Goldrausch in Kalifornien. Damals genügte es den Prospektoren, eine Schaufel und einen Trog zu benutzen. Was aber Seltenerdmetalle angeht, braucht man Millionen von Dollar, um den Bergbau zu organisieren. Laut The Financial Times Limited haben Lithiumproduzenten allein in den letzten Monaten Investitionen in Höhe von über 2 Milliarden US-Dollar angezogen, um ihr Geschäft auszubauen.

Auf der Suche nach Ablagerungen ist der Meeresboden von zunehmendem Interesse. Die Rede ist vom Tiefseeabbau von Metallen, die aus Konkretionen – kugelförmigen Mineralformationen – bestehen. Genau diese Metallen braucht man für die Energiewende.

Die Metalle aus Konkretionen entstehen infolge des Zusammenziehens von Chemikalien zu den "Kristallkeimen", die diesen Prozess aktivieren. Zu den Kristallkeimen gehören dabei Organismenreste und die Ansammlungen von Mineralien mit einer anderen Zusammensetzung. Deren Größe liegt zwischen einigen Millimetern und Dutzenden Zentimetern, das Durchmesser einiger Proben beträgt über einen Meter.

Die Konkretionen haben aufgrund ihrer einzigartigen Struktur und Zusammensetzung gute Sorptionseigenschaften so dass sie die umgebenden nützlichen Elemente absorbieren können. Sedimentgesteine ​​enthalten oft Proben, die reich an Pyrit, Markasit, Kieselsäuren (Quarz- und Chalcedonsäuren, Feuerstein), Karbonaten und Phosphoriten sind. Es sind jedoch Ferromangankonkretionen und kobaltreiche Krusten, die von wissenschaftlichem und industriellem Interesse sind. Auf dem Meeresboden bilden sich in großen Mengen Aggregate, die als vielversprechende Rohstoffressource der Zukunft angesehen werden.

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Пиритовая конкреция

"Das ist eine neue Art von Öl. Es enthält alles, was man benötigt, um Batterien für Elektrofahrzeuge herzustellen. Man versteht allmählich, dass die Energiewende viele Metallen braucht. Wenn es nicht möglich ist, Metalle aus polymetallischen Konkretionen zu gewinnen, woher können wir sie dann bekommen und zu welchem ​​Preis?" fragt CEO des kanadischen Unternehmens DeepGreen Metals Gerard Barron.

Das Unternehmen ist für den Tiefseeabbau auf einem Gebiet des Pazifischen Ozeans lizenziert und könnte ein Pionier in der Branche werden. Zusammen mit seiner Tochtergesellschaft NORI (Nauru Ocean Resources Inc.) rechnet das Unternehmen damit, kommerzieller Abbau von Konkretionen schon 2024 anzufangen, wenn die Internationale Meeresbodenbehörde die Regeln für deren Abbau festlegt und die endgültige Arbeitserlaubnis erteilt.

Die Internationale Meeresbodenbehörde (International Seabed Authority, ISA) ist eine UN-Organisation, in deren Rahmen 167 Mitgliedstaaten die Erschließung von Bodenschätzen des Meeresbodens in der internationalen Zone außerhalb nationaler Zuständigkeit organisieren und kontrollieren. Im Jahr 2002 erließ die Organisation Vorschriften für die Suche nach und die Prospektion von polymetallischen Konkretionen.

Heute beträgt das Weltvolumen von Ferromangankonkretionen 75 Milliarden Tonnen Trockenmasse. 60% davon bilden Eisen und Mangan, die restlichen 40% machen Eisen-, Nichteisen- und Seltenerdmetalle in verschiedenen Anteilen aus. Wie man sagt, Konkretionen enthalten "das gesamte Periodensystem."

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Конкреция кальцита

"Das grundlegende Problem ist die Zusammensetzung der Konkretionen, die je nach Ort sehr unterschiedlich sein kann. Im Pazifischen Ozean gibt es also Ablagerungen, wo praktisch keine Einschlüsse von Nichteisen- und Edelmetallen in der Konkretionen vorhanden sind, aber es gibt Seltenerdmetalle, wenn auch in geringen Konzentrationen – buchstäblich Hundertstel Prozent. Konkretionen sind auch im Finnischen Meerbusen zu finden. Aber dort ist die Situation anders – es gibt kein Lithium oder Cer, sondern Nickel und Kobalt", sagte Forscherin am Bergbaumuseum Maria Sulimowa

In Russland werden Seltenerdmetalle an der Bergbau- und Verarbeitungsanlage in Lowosero in der Region Murmansk abgebaut. Gleichzeitig besitzt Russland ein weites Gebiet in der Clarion-Clipperton-Zone des Pazifischen Ozeans, die reich an Ferromangankonkretionen ist. Wie Sie wissen, werden die Reserven von Seltenerdmetallen auf den Kontinenten allmählich ausgeschöpft. Die Tatsache, dass die Konzentration und die Masse von Nichteisenmetallen und Seltenerdmetallen unter Wasser viel höher als an der Oberfläche ist, ist der Hauptgrund für die Entwicklung von Technologien zur Erforschung und Gewinnung fester Mineralien in der Tiefsee.

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© https://deep.green/ Отбор морских геологических проб

"Bisher gibt es keine ausprobierten Technologien und Geräte, mithilfe deren man Konkretionen in einer Tiefe von 3500-5000 m sammeln und gleichzeitig davon profitieren kann. Daher sind Ferromangankonkretionen derzeit Gegenstand wissenschaftlicher Forschung. Bevor der Gewinnung ist es notwendig, deren Zusammensetzung zu studieren und detailliert zu beschreiben sowie die kostengünstigsten Methoden zur Gewinnung von der Konkretionen aus dem Meeresboden zu entwickeln. Dies erfordert eine kolossale Geldinvestition. Nach verschiedenen Schätzungen kann man Seltenerdmetalle aus den Tiefen des Meeres erst in 10-15 Jahren im industriellen Maßstab gewinnen", erklärt Maria Sulimowa.

Мария Сулимова
© Форпост Северо-Запад

Ihr zufolge erforscht man heute intensiv die Verwendung von Mineralformationen vor und nach der Gewinnung nützlicher Elemente daraus. Insbesondere werden Technologien zur Reinigung der Abwässern metallurgischer Unternehmen von Phenolen und Zyanidverbindungen anhand eines multifunktionellen Sorptionsmittels, das aus Ferromangankonkretionen besteht. In den letzten 10 Jahren hat dieses Thema immer mehr an Bedeutung gewonnen − im Zusammenhang mit der anhaltenden Verbreitung von Zyanidierungsmethoden in der Metallurgie und mit der Zunahme des Produktionsvolumens. Das akute Problem der Regeneration von Industrieabwässern und zirkulierenden Wassers steht besonders vor den Unternehmen in der Eisen- und Nichteisenmetallurgie: es geht um Anreicherungsfabriken, Aluminiumoxidanlagen, Kokereien, Hochofenwerke und Stahlverarbeitungsanlagen.

Die vorhandenen Reinigungsmethoden sind Oxidation mit elektrischem Strom und Ozon, Extraktionsmethoden oder Reinigung unter Verwendung von Aktivkohlen oder synthetischen Sorptionsmitteln. Sie sind jedoch entweder unwirksam oder zu teuer, was nicht nur zur Erhöhung der Produktionskosten führt, sondern auch erfordert die Entsorgung des verwendeten Sorptionsmittels. Gleichzeitig sind nach Maria Sulimowa auch Fraktionen von Ferromangankonkretionen mit einer Partikelgröße von weniger als 0,01 mm dafür geeignet, um ein hochwirksames multifunktionales Sorptionsmittel zu erhalten.

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© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Септария как разновидность конкреции

Umweltschützer sind gegen den Abbau des Meeresbodens und behaupten, dass er das Ökosystem des Ozeans zerstören wird. Um die Öffentlichkeit aufmerksam zu machen, demonstriert Greenpeace mitten im Pazifik. Auch Großunternehmen wie BMW, Volvo, Samsung und Google haben Ende März ein Moratorium für den Tiefseeabbau von in Batterien verwendeten Mineralien verhängt. Darüber hinaus sind sie alle aktiv an der Herstellung von Elektrofahrzeugen beteiligt.

Während die Anhänger der Energiewende können sich zwischen der auf erneuerbaren Energien basierten Welt und dem Meeresumweltschutz nicht entscheiden, setzt DeepGreen die Forschung und die technische Untersuchung auf dem Gebiet fort. Das Unternehmen entwickelt eine autonome Raupenreinigungsmaschine. Die Montageeinheit wird anhand eines Schlauchs am Schiff angeschlossen, der die Konkretionen an der Oberfläche saugt.

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© Форпост Северо-Запад / BBC/ Испытания глубоководной горнодобывающей машины

Es wird angenommen, dass das geschlossene System kaltes Meerwasser auf den Boden zurückführen soll, anstatt es an die warme Oberfläche abzuleiten, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Das Unternehmen geht davon aus, dass diese Methode im Gegensatz zur Erschließung von terrestrischen Ablagerungen keinen festen Abfall, keine giftigen Rückstände und nur vernachlässigbare Kohlenstoffemissionen produziert.

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