Wird 2020 das Jahr des Subsea Mining sein?

Solwara 1 Projekt Werkzeuge für den Meeresbodenabbau. Mit freundlicher Genehmigung von Nautilus Minerals.

Jeder, der schon lange in der Offshore-Öl- und Gasindustrie oder in der Schifffahrtsindustrie tätig ist, hat von Plänen zum Abbau verschiedener Mineralien auf oder direkt unter dem Meeresboden gehört. Als Howard Hughes 1972 den Glomar Explorer baute, lautete die Titelgeschichte für seine wahre Mission - die Bergung eines sowjetischen U-Bootes -, dass das Bohrgerät zur Gewinnung von Manganknollen aus dem tiefen Meeresboden verwendet werden sollte. Diese Titelgeschichte war so wirkungsvoll, dass sie unbeabsichtigt das Interesse von Offshore-Unternehmen und der Öffentlichkeit am Ozeanbergbau weckte.

In den letzten Jahren wurde auf diesem Gebiet viel geforscht und erforscht. Mit Ausnahme des Flachwasser-Diamantenabbaus vor der Küste des südlichen Afrikas wurde jedoch noch kein kommerzieller Tiefseeabbau begonnen. Jetzt scheint es, dass 2020 tatsächlich das Jahr sein könnte, in dem der kommerzielle Abbau von Tiefsee-Ozeanen ernsthaft beginnt.

Arten von Meeresmineralien.
Es gibt drei Arten von Tiefsee-Mineralien von kommerziellem Interesse. polymetallische Knötchen, massive Sulfide am Meeresboden und polymetallische Krusten.
Polymetallknollen waren die ersten am Meeresboden entdeckten Mineralien. Diese Knöllchen sind wegen ihres hohen Mangangehalts von kommerziellem Interesse. In einem Gebiet des nordpazifischen Meeresbodens, das als Clarion Clipper Zone bekannt ist, gibt es nach Schätzungen der International Seabed Authority (ISA) über 20 Milliarden Tonnen dieser Knötchen. Im Allgemeinen liegen diese Knötchen in Tiefen von mehr als 3000 Metern auf dem Sediment des Ozeans.

Meeresboden-Massivsulfide (SMS) werden von Unterwasservulkanen gebildet und liegen im Allgemeinen in flacherem Wasser als Manganknollen. Die Vorkommen von Kupfer, Zink, Gold und Silber sind in diesen Gebieten von kommerziellem Interesse. Viele, wenn nicht die meisten dieser potenziellen Felder befinden sich im pazifischen Feuerring und befinden sich in der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) der Küstenstaaten oder im äußeren Festlandsockel.

Schließlich finden sich polymetallische Krusten auch in relativ flachen Gewässern in den AWZ der Küstenstaaten. Diese Krusten bilden auf dem bis zu 25 cm dicken Meeresboden einen harten Belag. Die Mineralien von kommerziellem Interesse sind Kobalt, Titan, Platin und einige Seltenerdmineralien (REM).
Jede dieser Arten von Lagerstätten birgt ihre eigenen Herausforderungen für einen effektiven und umweltschonenden Abbau. Geräte, die für eine Art des Bergbaus ausgelegt sind, sind in der Regel nur für diese Art geeignet.
Solwara1 Mining Support Vessel, Standort- FUJIAN Provinz PRC. Mit freundlicher Genehmigung von FUJIAN MAWEI SHIPBULDING Challenges
Legal
Obwohl die technischen Herausforderungen für jede Art von Tiefseeabbau gewaltig sind, sind die rechtlichen und ökologischen Herausforderungen für jeden Bergbaubetrieb möglicherweise noch größer. Jede kommerzielle Unterwassertätigkeit, die in der Regel in die AWZ mit 200 Seemeilen fällt (und sich im Sinne der Unterwassermineralrechte auf 350 Seemeilen bis zum Festlandsockel erstreckt), unterliegt den Bestimmungen eines einzelnen Küstenstaats.
Einige der pazifischen Inselnationen, die schon früh bedeutende Offshore-Mineralfunde hatten, haben ihre eigenen Gesetze erlassen, um den Bergbau zu regeln. Für die vielen Bereiche von kommerziellem Interesse, die außerhalb dieser Küstenstaatsgrenzen liegen; Das Seerechtsübereinkommen der Vereinten Nationen, mit dem die International Seabed Authority (ISA) gegründet wurde, trat 1994 in Kraft. Seitdem hat sich die ISA mit Interessenträgern getroffen, um ihre Hauptziele, die Regulierung des Tiefseeabbaus und den Schutz der Meeresumwelt, voranzutreiben von jeglichen schädlichen Auswirkungen des Bergbaus. In den folgenden Jahren hat die ISA Vorschriften für die Prospektion und Exploration aller Arten von Meeresbodenmineralien erlassen. Ab 2016 hat die ISA mit der Ausarbeitung von Verordnungen zur Ausbeutung von Bodenschätzen begonnen, die vorhanden sein müssen, bevor ein kommerzieller Abbau beginnen kann. Die Chancen stehen gut, dass die Verordnungen 2020 veröffentlicht werden. Einen Link zum Entwurf der Verordnungen finden Sie hier: https://ran-s3.s3.amazonaws.com/isa.org.jm/s3fs- public / files / documents / isba24_ltcwp1rev1-de_0.pdf

Technisch
Beim Übergang von der Phase des Aufsuchens zur Phase der kommerziellen Nutzung sind vier Hauptherausforderungen zu bewältigen:
1. Entwerfen und Bauen eines geeigneten Bergbauunterstützungsschiffes oder einer geeigneten Anlage.
2. Entwerfen und bauen Sie geeignete Werkzeuge für den Unterwasserabbau - das heißt, die Maschinen führen die Mineralgewinnung tatsächlich auf dem Meeresboden durch.
3. Planung und Bau des Steig- und Hebesystems für den Transport des Mineralschlamms an die Oberfläche.
4. Einmal an der Oberfläche, Entwässerung und Umschlag.
Die größte technische Herausforderung besteht jedoch darin, all diese neuen Technologien in ein integriertes System zu integrieren, das zuverlässig, effektiv und nahtlos für die gesamte Lebensdauer des Bergbaus arbeitet.
Bei der Auslegung jedes dieser Systeme ist stets zu berücksichtigen, dass sie nicht nur die technischen Spezifikationen erfüllen, sondern auch die Umweltvorschriften hinsichtlich Artenvielfalt, Dichte und Ausmaß der Schwaden sowie die Regeln für Sedimentationsraten und -raten einhalten müssen entweder von der ISA in internationalen Gebieten oder vom Küstenstaat innerhalb der AWZ.

Bergbau-Versorgungsschiff
Die erste Notwendigkeit in einem Unterwasserabbauplan ist eine geeignete schwimmende Installation. Zusätzlich zu den grundlegendsten Aspekten des maritimen Designs in Bezug auf Stabilität, strukturelle Integrität, Stationserhaltung und Sicherheit müssen spezielle Aspekte des Designs zur Unterstützung des Unterwasserabbaus berücksichtigt werden. Dazu gehören die Übergabe von Werkzeugen für den Meeresbodenabbau, die Übergabe von Steig- und Hebesystemen, die Entwässerung von Ladung und die Übergabe von Systemen. Wie bei Öl- und Gasinstallationen müssen Abbruch- und Bergungsarbeiten aufgrund von Witterungseinflüssen oder anderen Umständen ordnungsgemäß geplant und in das Schiff oder die Anlage eingebaut werden.

Für viele ist das Solwara 1 Production Support Vessel, das auf der Fujian Mawei Shipyard gebaut und in Betrieb genommen wurde, ein Beispiel, das alle Schlüsselelemente enthält.

Werkzeuge für den Meeresbodenabbau
Mit Ausnahme der knotigen Mineralien, die direkt gesammelt und in das Produktionsgefäß befördert werden können, sind viele verschiedene Arten von Werkzeugen für den Meeresbodenbergbau erforderlich, um das am Meeresboden beförderte Material auf die Größen vorzubereiten, die effektiv in die Produktionsgefäße befördert werden können. Für SMS-Minen wurden die Prototypen der Mining-Tools erstellt und teilweise erfolgreich demonstriert. Andere Prototypen von Werkzeugen für den Meeresbodenabbau wurden erfolgreich getestet. Bei den meisten Konstruktionen handelt es sich um eine Raupenkette, die je nach Zielmaterial entweder einen Fräser oder einen Saugkopf hat.

Steigleitungen und Liftsysteme.
Die Schwierigkeit, viele Tonnen dichten Schlamm pro Tag aus einer Tiefe von 1000 Metern oder mehr zu befördern, ist nicht zu unterschätzen. Für SMS-Projekte, bei denen die Tiefe 2000 Meter nicht überschreiten darf, werden hauptsächlich Stahl-Tragegurte mit vertikaler Spitzenspannung in Betracht gezogen. Für den Abbau von Knötchen in Tiefen von mehr als 3000 Metern ist das Gewicht von Steigrohren aus Stahl ein großes Problem, weshalb alternative Materialien in Betracht gezogen werden. Auch Pumpensysteme mit Kreiselpumpen sind bei diesen Hubstrecken problematisch. Eine Unterwasserpumpe mit Verdrängung wurde von GE Subsea Systems für das Solwara 1-Projekt gebaut. Bislang wurden eine Luftheber-Testschleife und kleine Luftheber-Systeme konstruiert und getestet, die jedoch nicht für Tests im Tiefwasser skaliert wurden. Andere haben wirklich innovative Konstruktionen vorgeschlagen, die keine Pumpen oder Luftaufzüge beinhalten, wie ein kontinuierliches Fördersystem oder sogar magnetische Induktionssysteme.

Entwässerung und Umschlag.

Obwohl nicht so auffällig wie die Werkzeuge für den Meeresbodenabbau oder die Unterwasserpumpe, muss berücksichtigt werden, dass das Wasser, sobald der Schlamm das Bergbauschiff oder die Bohrinsel an der Oberfläche erreicht, entfernt und in etwa die gleiche Tiefe zurückgeführt werden muss es wurde extrahiert. In der Zwischenzeit müssen die verbleibenden Erze getrocknet und gelagert werden, bis sie an Land geschickt werden können. Es wurde viel darüber nachgedacht, wie umweltverträgliche Entwässerungs- und Umschlagsysteme konstruiert werden können, wobei die meisten Entwürfe eine Kombination aus Absetzen, Zyklonabtrennung und Wärmetrocknung vorsehen. Produziertes Wasser kann aufgrund des mikrobiellen Gehalts und des Temperaturunterschieds nicht an der Oberfläche abgeleitet werden. Daher muss auch ein System von Pumpen und Fallrohren zum nahen Meeresboden entworfen werden. Um erfolgreich zu sein, würde die Menge der Produktion von einem einzigen Mining Support Floater mindestens 1000-6000 Tonnen getrocknetes Erz pro Tag produzieren. Aus wirtschaftlichen Gründen scheint es also erforderlich zu sein, dass ein Schiff auf ein Schiff mit Pendelverkehr umgeladen wird, während das Bergbauschiff auf Station bleibt. In diesem Bereich kann die Baggerindustrie einen Leitfaden für ähnliche technische Lösungen anbieten.

Interessengruppen

Es ist wichtig zu ermitteln, welche Rolle die einzelnen Stakeholder beim groß angelegten Unterwasserabbau spielen.

In erster Linie ist der Eigentümer oder in der ISA-Terminologie der Auftragnehmer. Dies ist die Organisation, die am unmittelbarsten für die Umsetzung der Konzeption und den Betrieb eines Unternehmens verantwortlich ist. In vielen Fällen werden nationale Organisationen für diese Rolle in Betracht gezogen, da Unternehmen als zu risikoavers oder unterfinanziert eingestuft werden. In China gibt es staatseigene Unternehmen (State Owned Enterprises, SOE), die gut finanziert sind und sich intensiv an verschiedenen Bergbauprojekten beteiligen. Weltweit gibt es viele andere staatliche und kommerzielle Akteure, die sich in ihren Bergbauplänen in verschiedenen Stadien der Bereitschaft befinden.

Aufsichtsbehörden - Die Aufsichtsbehörden sind die Internationale Behörde für den Meeresboden in internationalen Gebieten, die Küstenstaatbehörden in den AWZ sowie die Flaggenstaatbehörde des Bergbau-Hilfsschiffs. All dies setzt spezifische Sicherheits- und Umweltschutzbestimmungen durch.
Internationale Klassifikationsgesellschaften - Ähnlich wie die etablierten Konventionen für die Sicherheit des Lebens auf See (SOLAS) und die Verhütung der Verschmutzung durch Schiffe (MARPOL) werden die internationalen Klassifikationsgesellschaften von den Unterzeichnerstaaten dieser Konventionen und von den Behörden der Küstenstaaten als für die Überwachung der Einhaltung zuständig anerkannt mit den Konventionen. Diese Gesellschaften haben sich als gut positioniert, um die Einhaltung durch Dritte zwischen den Eigentümern und den Aufsichtsbehörden zu überprüfen. Darüber hinaus ist eine ordnungsgemäße Planung, Konstruktion, Installation und Überwachung nach dem Bau von Unterwasser-Bergbausystemen von entscheidender Bedeutung, um die Gesundheit und Sicherheit der Bediener sowie den Schutz der Meeresumwelt zu gewährleisten. Zu diesem Zweck verfügt ABS über Regeln und Leitfäden, die nicht nur Eigentümern und Aufsichtsbehörden, sondern auch Finanzinstituten und Versicherern bei der Bewertung helfen, ob die Standards im Einklang mit den ABS-Regeln und anderen Konventionen während des Betriebslebenszyklus des Projekts eingehalten und eingehalten werden.

Die breite Öffentlichkeit
Da die Ozeane als gemeinsames Erbe der Menschheit ausgewiesen sind, muss berücksichtigt werden, dass die gesamte Erdbevölkerung an jedem Unterwasserabbau beteiligt ist. Daher ist es die Pflicht aller anderen Stakeholder, des Inhabers, der Aufsichtsbehörden und der Klassengesellschaften, sicherzustellen, dass der Unterwasserabbau auf eine Weise durchgeführt wird, die den Sicherheitsstandards entspricht und umweltverträglich ist.

Das Ziel eines nachhaltigen Abbaus der Bodenschätze der Tiefsee schien immer unerreichbar. Aus verschiedenen Gründen, aufgrund der Schaffung eines angemessenen regulatorischen Umfelds, der Fortschritte bei Material und Technik und der weltweit steigenden Nachfrage nach Metallen ist es mehr als wahrscheinlich, dass 2020 als das Jahr des weltweit ersten großangelegten Unterwasserabbaus in Erinnerung bleibt wagnis beginnt. Jetzt ist es an den Interessengruppen dieser neuen Branche, gut durchdachte und umgesetzte Pläne zu koordinieren und umzusetzen, die nicht nur wirtschaftlich sind, sondern auch die Umweltschutzbestimmungen erfüllen oder übertreffen. Als führende Offshore-Klassifikationsgesellschaft ist ABS bereit, eine wichtige Rolle zu spielen, und stellt sicher, dass Sicherheit und Umweltschutz im Vordergrund stehen. Wenn dies von allen Beteiligten verantwortungsbewusst durchgeführt wird, gibt es keinen Grund, warum diese neue Branche keine glänzende Zukunft haben wird.