Impacto extracción de minerales en aguas profundas
Impacto de la extracción de minerales en aguas profundas, del fondo marino podría ayudar a asegurar un futuro con bajas emisiones de carbono, pero los investigadores están compitiendo para comprender los efectos ambientales.
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Descansando sobre el escritorio de Thomas Peacock hay una roca marrón de aspecto ordinario. Aproximadamente del tamaño de una papa, ha estado en el centro de décadas de debate. Conocido como un nódulo polimetálico, pasó 10 millones de años sentado en el fondo del mar profundo, a 15,000 pies bajo el nivel del mar. El nódulo contiene níquel, cobalto, cobre y manganeso, cuatro minerales que son esenciales para el almacenamiento de energía.
«A medida que la sociedad avance hacia la conducción de más vehículos eléctricos y la utilización de energía renovable, habrá una mayor demanda de estos minerales para fabricar las baterías necesarias para descarbonizar la economía», dice Peacock, profesor de ingeniería mecánica y director de Dinámica Ambiental del MIT. Laboratorio (END Lab). Es parte de un equipo internacional de investigadores que ha estado tratando de comprender mejor el impacto ambiental de la recolección de nódulos polimetálicos, un proceso conocido como minería en aguas profundas.
Los minerales que se encuentran en los nódulos, particularmente el cobalto y el níquel, son componentes clave de las baterías de iones de litio. Actualmente, las baterías de iones de litio ofrecen la mejor densidad de energía de cualquier batería disponible comercialmente. Esta alta densidad de energía los hace ideales para usar en todo, desde teléfonos celulares hasta vehículos eléctricos, que requieren grandes cantidades de energía dentro de un espacio compacto.
«Se espera que esos dos elementos experimenten un tremendo crecimiento en la demanda debido al almacenamiento de energía», dice Richard Roth, director del Laboratorio de Sistemas de Materiales del MIT.
Si bien los investigadores están explorando tecnologías alternativas de baterías, como las baterías de iones de sodio y las baterías de flujo que utilizan células electroquímicas, estas tecnologías están lejos de comercializarse.
El Impacto extracción de minerales en aguas profundas son «Pocas las personas que esperan que alguna de estas alternativas de iones de litio esté disponible en la próxima década», explica Roth. «Esperar químicos y tecnologías de baterías futuras desconocidas podría retrasar significativamente la adopción generalizada de vehículos eléctricos».
También se necesitarán grandes cantidades de níquel especializado para construir baterías a mayor escala que serán necesarias a medida que las sociedades busquen cambiar de una red eléctrica alimentada por combustibles fósiles a una alimentada por recursos renovables como la energía solar, eólica, de olas y térmica.
“La recolección de nódulos del fondo marino se está considerando como un nuevo medio para obtener estos materiales, pero antes de hacerlo es imprescindible comprender completamente el impacto ambiental de los recursos mineros del océano profundo y compararlo con el impacto ambiental de los recursos mineros en tierra «, explica Peacock.
Después de recibir financiación inicial de la Iniciativa de Soluciones Ambientales (ESI) del MIT, Peacock pudo aplicar su experiencia en dinámica de fluidos para estudiar cómo la minería en aguas profundas podría afectar los ecosistemas circundantes.
Satisfacer la demanda de almacenamiento de energía.
Actualmente, el níquel y el cobalto se extraen a través de operaciones mineras terrestres. Gran parte de esta minería ocurre en la República Democrática del Congo, que produce el 60 por ciento del cobalto del mundo. Estas minas terrestres a menudo impactan los entornos circundantes a través de la destrucción de hábitats, la erosión y la contaminación del suelo y el agua. También existe la preocupación de que la minería terrestre, especialmente en países políticamente inestables, podría no ser capaz de suministrar suficientes materiales a medida que aumenta la demanda de baterías.
Se estima que la franja de océano ubicada entre Hawai y la costa oeste de los Estados Unidos, también conocida como la Zona de fractura Clarion Clipperton, posee seis veces más cobalto y tres veces más níquel que todas las tiendas terrestres conocidas, así como vastas depósitos de manganeso y una cantidad sustancial de cobre.
Si bien el fondo marino es abundante con estos materiales, se sabe poco sobre los efectos ambientales a corto y largo plazo de la minería a 15,000 pies bajo el nivel del mar. Peacock y su colaborador, el profesor Matthew Alford, de la Institución Scripps de Oceanografía y la Universidad de California en San Diego, lideran la búsqueda para comprender cómo las columnas de sedimentos generadas por la colección de nódulos del fondo marino serán transportadas por las corrientes de agua.
«La pregunta clave es, si decidimos hacer un penacho en el sitio A, ¿hasta dónde se extiende antes de que finalmente llueva en el fondo del mar?», Explica Alford. «Esa capacidad de mapear la geografía del impacto de la minería del fondo marino es una incógnita crucial en este momento».
La investigación que realizan Peacock y Alford ayudará a informar a las partes interesadas sobre los posibles efectos ambientales de la minería en aguas profundas. Una cuestión apremiante es que la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (ISA), una organización independiente establecida por las Naciones Unidas que regula todas las actividades mineras en el fondo marino, está negociando proyectos de reglamentos de explotación para la minería en aguas profundas en áreas fuera de la jurisdicción nacional. La investigación de Peacock y Alford ayudará a guiar el desarrollo de normas y directrices ambientales que se emitirán bajo esas regulaciones.
«Tenemos una oportunidad única de ayudar a los reguladores y otras partes interesadas a evaluar los proyectos de regulaciones utilizando nuestros datos y modelos, antes de que comiencen las operaciones y lamentamos el impacto de nuestra actividad», dice Carlos Muñoz Royo, un estudiante de doctorado en el Laboratorio END del MIT.
Rastreando penachos en el agua
En la minería de aguas profundas, se desplegaría un vehículo recolector desde un barco. El vehículo recolector luego viaja 15,000 pies hacia el fondo marino, donde aspira las cuatro pulgadas superiores del fondo marino. Este proceso crea un penacho conocido como penacho de colector.
«A medida que el colector se mueve por el fondo del lecho marino, agita el sedimento y crea una nube de sedimento, o penacho, que es arrastrado y distribuido por las corrientes oceánicas», explica Peacock.
El vehículo recolector recoge los nódulos, que son bombeados a través de una tubería de regreso a la nave. En el barco, los nódulos utilizables se separan del sedimento no deseado. Ese sedimento se canaliza hacia el océano, creando una segunda columna, conocida como columna de descarga.
Peacock colaboró con Pierre Lermusiaux, profesor de ingeniería mecánica y de ciencias e ingeniería oceánicas, y Glenn Flierl, profesor de ciencias de la Tierra, atmosféricas y planetarias, para crear modelos matemáticos que predicen cómo estas dos plumas viajan a través del agua.
Para probar estos modelos, Peacock se propuso rastrear las plumas reales creadas al extraer el suelo del Océano Pacífico. Con fondos del MIT ESI, se embarcó en el primer estudio de campo de tales columnas. Se le unieron Alford y Eric Adams, ingeniero de investigación sénior en el MIT, así como otros investigadores e ingenieros del MIT, Scripps y el Servicio Geológico de los Estados Unidos.
Con fondos del Programa de Fondos de Buques de la UC, el equipo realizó experimentos en consulta con la ISA durante una expedición de una semana en el Océano Pacífico a bordo del Sally Ride de la Marina de los EE. UU. En marzo de 2018. Los investigadores mezclaron sedimento con un tinte marcador que fueron capaz de rastrear utilizando sensores en el barco desarrollado por el grupo Multiscale Ocean Dynamics de Alford . Al hacerlo, crearon un mapa de los viajes de las plumas.
Los experimentos de campo demostraron que los modelos desarrollados por Peacock y Lermusiaux se pueden usar para predecir cómo viajarán las plumas a través del agua, y podrían ayudar a dar una idea más clara de cómo podría verse afectada la biología circundante.
Impacto en organismos de aguas profundas
La vida en el fondo del océano se mueve a un ritmo glacial. El sedimento se acumula a una velocidad de 1 milímetro cada milenio. Con una tasa de crecimiento tan lenta, es poco probable que las áreas perturbadas por la minería en aguas profundas se recuperen en un plazo razonable.
«La preocupación es que si hay una comunidad biológica específica para el área, la minería podría tener un impacto irrecuperable», explica Peacock.
Según Cindy Van Dover, profesora de oceanografía biológica en la Universidad de Duke, además de los organismos que viven dentro o alrededor de los nódulos, otros organismos en otras partes de la columna de agua podrían verse afectados a medida que viajan las plumas.
«Podría haber obstrucción de las estructuras de alimentación del filtro de, por ejemplo, organismos gelatinosos en la columna de agua, y entierro de organismos en el sedimento», explica. «También podría haber algunos metales que ingresen a la columna de agua, por lo que existen preocupaciones sobre la toxicología».
La investigación de Peacock sobre penachos podría ayudar a biólogos como Van Dover a evaluar el daño colateral de las operaciones mineras de aguas profundas en los ecosistemas circundantes.
Redacción de reglamentos para minar el mar
A través de conexiones con el Laboratorio de Políticas del MIT , el Instituto es una de las dos únicas universidades de investigación con estatus de observador en la ISA.
«La investigación de la pluma es muy importante, y el MIT está ayudando con la experimentación y el desarrollo de modelos de pluma, lo cual es vital para informar el trabajo actual de la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos y su base de partes interesadas», explica Chris Brown, consultor de la ISA. Brown fue uno de los docenas de expertos que se reunieron en el campus del MIT el otoño pasado en un taller sobre los riesgos de la minería en aguas profundas.
Hasta la fecha, la investigación de campo realizada por Peacock y Alford es el único conjunto de datos oceánicos sobre penachos de aguas medias que existe para ayudar a guiar la toma de decisiones. El siguiente paso para comprender cómo se mueven las plumas a través del agua será rastrear las plumas generadas por un prototipo de vehículo recolector. Peacock y su equipo en el Laboratorio END se están preparando para participar en un importante estudio de campo utilizando un vehículo prototipo en 2020.
Peacock y Lermusiaux esperan desarrollar modelos que den predicciones cada vez más precisas sobre cómo viajarán las plumas de minería en aguas profundas a través del océano. Continuarán interactuando con colegas académicos, agencias internacionales, ONG y contratistas para desarrollar una imagen más clara del impacto ambiental de la minería en aguas profundas.
«Es importante contar con el aporte de todas las partes interesadas al inicio de la conversación para ayudar a tomar decisiones informadas, de modo que podamos comprender completamente el impacto ambiental de los recursos mineros del océano y compararlo con el impacto ambiental de los recursos mineros en la tierra», dice Peacock.
Texto original : http://news.mit.edu/2019/understanding-impact-deep-sea-mining-1206
MIT – hilo robótico diseñado para deslizarse a través de los vasos sanguíneos del cerebro.