Hedendaagse technologie zit er vol mee: zeldzame aarden en metalen als nikkel en goud. De landvoorraden slinken dan ook hard en dus kan diepzeemijnbouw wel eens de toekomst hebben. Maar wat doet dat met het leven in de diepzee?

Yttrium, neodymium en dysprosium: drie scheikundige elementen die je waarschijnlijk weinig zeggen. Toch zou je leven er wellicht heel anders uitzien als ze niet bestonden. Het zijn namelijk voorbeelden van zogenaamde ‘zeldzame aarden’ die op grote schaal gebruikt worden in hedendaagse technologie, zoals in de smartphone, tablet of computer die je nu voor je hebt. Of, bijvoorbeeld, in windmolens en zonnepanelen, waarvan het plan is dat er een heleboel bij moeten komen. Het probleem: dit soort zeldzame aarden, maar ook metalen als koper en kobalt, worden steeds schaarser. Althans, op het land.

De productie van onder meer zonnepanelen vraagt om zeldzame elementen.

De productie van onder meer zonnepanelen vraagt om zeldzame elementen.

Diepzee
Om die reden is het oog van de mijnindustrie op de diepzee gevallen. Daar liggen de waardevolle grondstoffen immers zo’n beetje voor het oprapen. Als je erbij kunt komen tenminste, want de bewuste grondstoffen liggen vaak op duizenden meters diepte. Nu de reserves op het land slinken, wordt het echter interessanter voor bedrijven en landen om hierin te investeren. Bedrijven sleutelen aan hun technologie en er worden steeds meer contracten uitgeschreven die exploitatie in de diepzee binnenkort mogelijk maken. Zo mag het bedrijf Nautilus in 2018 beginnen in de wateren van Papoea Nieuw Guinea. Kortom: diepzeemijnbouw is in aantocht. Maar waar vinden we al die grondstoffen eigenlijk? En wat zijn de gevaren voor het leven van de gebrekkig onderzochte oceaanbodem?

Wereldwijde verspreiding van de drie afzettingstypes die met diepzeemijnbouw geëxploiteerd kunnen worden. Afbeelding: UNEP, 2014.

Wereldwijde verspreiding van de drie afzettingstypes die met diepzeemijnbouw geëxploiteerd kunnen worden. Afbeelding: UNEP, 2014.

Bloedhete schoorstenen als oases van leven
Er zijn drie soorten afzettingen die mogelijk geëxploiteerd gaan worden: sulfide-afzettingen, kobaltrijke mangaankorsten en mangaanknollen. Van die drie leveren de sulfide-afzettingen, de afzettingen die Nautilus wil mijnen, waarschijnlijk het meeste op in de nabije toekomst. Ze ontstaan rondom hydrothermale bronnen, plekken waar heet water dat in het binnenste van de aarde is opgewarmd tot meer dan 350°C door de zeevloer naar boven komt. Zodra dit water in aanraking komt met het koude zeewater, slaan de stoffen die opgelost zaten in het hete water neer. Hierdoor vormen de kenmerkende schoorstenen, opgebouwd uit de neergeslagen stoffen, die je vooral rond vulkanische gebieden onder water en spreidingsruggen ziet. Die schoorstenen kunnen naast sulfide dus waardevolle grondstoffen als zink, goud en zeldzame aarden bevatten. In de loop van tienduizenden jaren kunnen per bron zelfs miljoenen tonnen aan materiaal worden afgezet. Er is echter nog flink wat onderzoek nodig om goed in beeld te krijgen hoeveel van dit soort hydrothermale bronnen daadwerkelijk de moeite waard zijn om te exploiteren.

“In de loop van tienduizenden jaren kunnen per hydrothermale bron zelfs miljoenen tonnen aan materiaal worden afgezet”

Leven
Laat dit soort actieve schoorstenen nou niet alleen een rijkdom aan grondstoffen bevatten, maar ook een rijkdom aan leven. Op deze dieptes van duizenden meters, ver weg van enig zonlicht, leven namelijk bloeiende gemeenschappen. Ze worden aangedreven door micro-organismen die de waterstofsulfide en het methaan uit de bronnen gebruiken om energie op te wekken en organische stof te maken. Dit proces heet chemosynthese, net als fotosynthese een vorm van primaire productie; het proces waarin anorganische koolstof wordt veranderd in organisch materiaal. Deze micro-organismen vormen de onderkant van een voedselketen die een grote groep dieren rondom de schoorstenen ondersteunt. Tot dusverre zijn er meer dan 600 soorten beschreven, waaronder krabben, garnalen en bijvoorbeeld de ‘reusachtige kokerworm’ (zie hieronder). Die laatste is een worm zonder een mond of verteringssysteem, maar met bacteriën in zijn lichaam die zwavel gebruiken als energiebron, waardoor de worm kan leven.

De reusachtige kokerworm. Afbeelding: NOAA Okeanos Explorer Program / Galapagos Rift Expedition 2011.

De reusachtige kokerworm. Afbeelding: NOAA Okeanos Explorer Program / Galapagos Rift Expedition 2011.

Afgebroken schoorstenen
Maar ook wanneer een hydrothermale bron inactief is geworden, en dit soort chemosynthese dus niet meer plaatsvindt, blijft de omgeving aantrekkelijk voor leven. Op het harde substraat kunnen allerlei filtervoeders leven, dieren die voedsel uit het water zeven, waaronder koralen. Dit voedsel kan uit de waterkolom naar beneden zijn gedwarreld, maar kan ook afkomstig zijn van actieve bronnen uit de buurt, waar nog wel chemosynthese plaatsvindt. Het lijkt erop dat er flink wat meer inactieve bronnen zijn dan actieve. Omdat inactieve bronnen bovendien veiliger zijn, vanwege de hoge temperaturen en vulkanische activiteit bij actieve schoorstenen, lijken de sulfide-afzettingen rondom inactieve hydrothermale bronnen het aantrekkelijkst voor diepzeemijnbouw.

De gevolgen
Wanneer je de schoorstenen afbreekt, verdwijnt zo’n oase en daarmee het leven dat erbij hoort natuurlijk in één klap. Een belangrijke vraag is echter hoe snel zo’n ecosysteem zich kan herstellen. Eén van de onderzoeksprojecten die zich met dit soort vragen bezighouden is MIDAS, wat staat voor Managing Impacts of Deep-seA reSource exploitation. Dr. Sabine Gollner, mariene bioloog en onderzoekster bij het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), is bij dit project betrokken. Zij vertelt ons meer over de impact van dit soort mijnbouw op het leven in de diepzee. “Bij de actieve schoorstenen lijkt het erop dat het leven zich vrij snel kan herstellen, als de mijnbouw niet te grootschalig is. Bij inactieve schoorstenen weten we helemaal niet wat er zal gebeuren. Zo is ook nog onbekend of het beter is om op veel plekken kleine regio’s te mijnen, of juist grote regio’s en daaromheen niet. Om daar achter te komen moeten we weten hoe de dieren zich verspreiden en hoe de gemeenschappen van verschillende schoorstenen verbonden zijn. Daar zijn heel veel wetenschappers mee bezig, maar er zijn ook heel veel gebieden die nog onderzocht moeten worden.”

Een inactieve schoorsteen. Afbeelding: Nautilus Minerals.

Een inactieve schoorsteen. Afbeelding: Nautilus Minerals.

Extreem langzame groeisnelheden
Naast sulfide-afzettingen kunnen kobaltrijke mangaankorsten en mangaanknollen ook op interesse van de mijnindustrie rekenen. Ze ontstaan allebei door het langzaam neerslaan van metalen in koud water. In geval van de korsten gebeurt dit op de harde oppervlaktes van onderzeese gebergtes. De knollen vormen daarentegen rond een harde kern als een steentje of schelpje, op de zogenaamde abyssale vlaktes; de vlakke delen van de oceaanbodem op duizenden meters diepte. De groeisnelheid is voor allebei extreem laag: doorgaans slechts millimeters per miljoen jaar. Op is dus op, voorlopig. In beide afzettingen zitten hoge concentraties waardevolle elementen, maar de losliggende knollen zijn het makkelijkst naar boven te halen, waardoor ze economisch gezien het interessants lijken.

Een mangaanknol, afkomstig uit de Stille Oceaan. Afbeelding: Koelle (via Wikimedia Commons).

Een mangaanknol, afkomstig uit de Stille Oceaan. Afbeelding: Koelle (via Wikimedia Commons).

Abyssale vlaktes
Ook de schijnbaar verlaten abyssale vlaktes, waar deze mangaanknollen liggen, herbergen echter zeer veel diersoorten. “De aanwezige dieren zijn niet met veel, maar de biodiversiteit is ontzettend hoog,” aldus Gollner. “Veel van deze dieren leven in het sediment waarop de knollen liggen. Maar ook op de knollen zelf leven dieren, bijvoorbeeld sponzen. Bovendien zijn er soorten die eieren op de knollen leggen. Als je de knollen dan weghaalt, heb je miljoenen jaren lang geen hard substraat, waardoor deze dieren ook niet terugkomen. We hebben bovendien geen idee wat de precieze impact daarvan is, omdat we niet weten hoe groot de gebieden zijn waarin verschillende soorten zitten. Er zijn simpelweg zo weinig individuen per soort dat dit lastig te onderzoeken is. Je weet daardoor niet of een organisme echt weg is als hij verdwijnt uit een gebied, of dat hij een paar duizend kilometer verderop misschien ook bestaat.”

“Diepzeemijnbouw kan invloed op de visserij hebben”

Visserij
Op de onderzeese bergen, waar de kobaltrijke mangaankorsten te vinden zijn, leven voornamelijk diepwaterkoralen en sponzen, maar ook veel vissen. “De meeste diepzeevissen die wij eten komen uit dit soort gebieden, waardoor diepzeemijnbouw invloed op de visserij kan hebben. Wanneer je de korsten weghaalt, sterven de dieren die erop zitten. Je moet daarbij bedenken dat sommige van de koralen honderden jaren oud zijn, dus het gaat heel lang duren voordat ze teruggegroeid zijn. Een tweede probleem is dat er, net als bij de knollen, soorten zijn die echt alleen op de korsten leven. Als die worden weggehaald zijn we die organismen daar voor lange tijd kwijt.”

Grondstoffen delven in zee. Dat ziet er zo uit. Afbeelding: Nautilus Minerals.

Grondstoffen delven in zee. Dat ziet er zo uit. Afbeelding: Nautilus Minerals.

Opstuivend stof
Naast de directe gevolgen van het afbreken van de leefomgeving, wat in de hiervoor genoemde voorbeelden gebeurt, zijn er meer schadelijke zaken waar rekening mee gehouden moet worden, mochten we gaan mijnen. Wat dacht je bijvoorbeeld van het licht dat deze normaal gesproken pikdonkere wereld plotseling binnendringt en daardoor gedrag kan verstoren? Of sediment dat zich verspreidt en wellicht organismen tot ver in de omtrek kan beïnvloeden? Zeker aangezien de diepzee normaal een relatief stabiele omgeving is, zouden de dieren hier erg gevoelig voor verstoringen kunnen zijn. “Vooral het verspreiden van sediment kan een grote invloed hebben,” meent Gollner. “Allereerst omdat het sediment dat weer teruggegooid wordt na de exploitatie verrijkt is met giftige stoffen. Daarnaast moet je je voorstellen dat de sedimentatiesnelheid heel laag is in de diepzee. Als er dan opeens veel meer komt, kan het de dieren echt begraven. Het maakt dus veel uit hoe het mijnen plaatsvindt, want als minder sediment dicht bij de bodem wordt gedumpt, of er gemijnd wordt zonder dat er teveel opstuift, is het al minder schadelijk.”

Deze afbeelding laat zien dat er heel wat bij diepzeemijnbouw komt kijken. Afbeelding: Nautilus Minerals.

Deze afbeelding laat zien dat er heel wat bij diepzeemijnbouw komt kijken. Afbeelding: Nautilus Minerals.

Milieuvriendelijke diepzeemijnbouw?
Willen we diepzeemijnbouw enigszins milieuvriendelijk aanpakken, dan moet er dus goed uitgezocht worden hoe grootschalig de verschillende afzettingen gemijnd kunnen worden en bijvoorbeeld kijken of er restauratiemogelijkheden zijn. “Allerlei onderzoekers zijn bezig om een manier van mijnbouw te vinden die zo min mogelijk invloed heeft op de omgeving. Hoe zo’n graafmachine bijvoorbeeld minder effect kan hebben. Zo zijn ze bij de mangaanknollen druk bezig met een machine die zo min mogelijk sediment laat opstuiven. Als men wil, is het denk ik prima mogelijk om de schade te beperken.”

Luisteren ze ook?
De vraag is natuurlijk: wordt er wel naar al die betrokken wetenschappers geluisterd? “Je moet daarin wel een beetje verschil maken tussen nationale en internationale wateren. De internationale wateren staan namelijk onder toezicht van de International Seabed Authority (ISA), dus landen en bedrijven die daar willen mijnen moeten zich echt aan de regels houden. Nu zijn heel veel onderzoekers bezig om een idee te krijgen van wat de invloed is van diepzeemijnbouw en wat wij kunnen doen om deze invloed te beperken, en daar wordt in elk geval door de ISA wel naar geluisterd. Wat de precieze regels moeten zijn, is trouwens ook nog niet helemaal duidelijk, maar daar is dus wel interactie over met de wetenschappers.”

Zo is er nog veel onduidelijk. Niet alleen qua biologie en economie, maar ook op juridisch en sociaal gebied is diepzeemijnbouw een complex onderwerp. De komende jaren zullen de eerste relatief kleinschalige mijnbouwprojecten van start gaan, maar hoe het op de lange termijn gaat lopen is nog de vraag. Het staat in elk geval vast dat gedegen onderzoek naar de gevolgen van dit soort mijnbouw belangrijk is om de mijnbouw zo verantwoordelijk mogelijk te laten gebeuren. Het zou immers zonde zijn om de immense onderwaterwereld, die we net een beetje leren kennen, meteen te verpesten.

Niels Waarlo (1994) is masterstudent Aardwetenschappen aan de Universiteit Utrecht, waar hij zich vooral bezighoudt met klimaatreconstructie en sedimentaire geologie. Daarnaast heeft hij een grote interesse in wetenschapscommunicatie, vooral in de vorm van journalistiek. Zo schrijft hij voor Change Magazine over de aardwetenschappelijke kant van klimaatverandering. Ook is hij voor verschillende websites actief als muziekjournalist.