Nódulo de manganês - Manganese nodule

Nódulos polimetálicos , também chamados de nódulos de manganês , são concreções minerais no fundo do mar formadas por camadas concêntricas de ferro e hidróxidos de manganês ao redor de um núcleo. Como os nódulos podem ser encontrados em grandes quantidades e contêm metais valiosos, os depósitos foram identificados como um potencial interesse econômico.

Nódulo de manganês
Nódulos no fundo do mar

Os nódulos variam em tamanho, desde minúsculas partículas visíveis apenas sob um microscópio até grandes pelotas com mais de 20 centímetros de diâmetro. No entanto, a maioria dos nódulos têm entre 3 e 10 cm (1 e 4 pol) de diâmetro, sobre o tamanho de galinha ovos ou batatas . Suas texturas de superfície variam de lisa a áspera. Eles frequentemente têm textura botrioidal (mamilada ou nodosa) e variam de forma esférica a tipicamente achatada (disco voador), às vezes prolata (bola de rugby) ou são irregulares. A superfície inferior, enterrada em sedimentos , é geralmente mais áspera que a superior devido a um tipo diferente de crescimento .

Ocorrência

Os nódulos encontram-se no sedimento do fundo do mar , muitas vezes parcialmente ou totalmente enterrados. Eles variam muito em abundância, em alguns casos se tocando e cobrindo mais de 70% da superfície do fundo do mar. A quantidade total de nódulos polimetálicos no fundo do mar foi estimada em 500 bilhões de toneladas por Alan A. Archer do Museu Geológico de Londres em 1981.

Nódulos polimetálicos são encontrados em águas rasas (por exemplo, o Mar Báltico ) e em águas mais profundas (por exemplo, o Pacífico central ), mesmo em lagos, e acredita-se que sejam uma característica dos mares e oceanos, pelo menos desde os oceanos profundos oxidados em Ediacaran período de mais de 540 milhões de anos atrás.

Nódulos polimetálicos foram descobertos em 1868 no Mar de Kara , no Oceano Ártico da Sibéria . Durante as expedições científicas do HMS Challenger (1872-1876), eles ocorreram na maioria dos oceanos do mundo.

Sua composição varia de acordo com a localização, e depósitos consideráveis foram encontrados nas seguintes áreas:

O maior desses depósitos em termos de abundância de nódulos e concentração de metal ocorre na zona de Clarion Clipperton, em vastas planícies abissais no oceano profundo entre 4.000 e 6.000 m (13.000 e 20.000 pés). A Autoridade Internacional do Fundo do Mar estima que a quantidade total de nódulos na Zona Clarion Clipperton excede 21 bilhões de toneladas (Bt), contendo cerca de 5,95 Bt de manganês , 0,27 Bt de níquel , 0,23 Bt de cobre e 0,05 Bt de cobalto .

Todos estes depósitos estão em águas internacionais para além da Bacia de Penrhyn, que fica dentro da zona económica exclusiva das Ilhas Cook .

Crescimento e composição

Nódulos de manganês do Oceano Pacífico Sul

No fundo do mar, a abundância de nódulos varia e é provavelmente controlada pela espessura e estabilidade de uma camada geoquimicamente ativa que se forma no fundo do mar. O tipo de sedimento pelágico e a batimetria do fundo do mar (ou geomorfologia ) provavelmente influenciam as características da camada geoquimicamente ativa.

O crescimento do nódulo é um dos mais lentos de todos os fenômenos geológicos conhecidos , da ordem de um centímetro ao longo de vários milhões de anos. Vários processos são hipotetizados como envolvidos na formação de nódulos, incluindo a precipitação de metais da água do mar , a remobilização do manganês na coluna d'água (diagenética), a derivação de metais de fontes termais associadas à atividade vulcânica ( hidrotermal ), a decomposição de detritos basálticos pela água do mar ( halmirolítica ) e a precipitação de hidróxidos metálicos por meio da atividade de microrganismos (biogênica). A sorção de cátions divalentes , como Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ e Cu 2+ na superfície dos oxihidróxidos de Mn e Fe , conhecidos por serem sorventes fortes , também desempenha um papel principal na o acúmulo desses metais de transição nos nódulos de manganês. Esses processos ( precipitação , sorção , complexação de superfície, precipitação de superfície, incorporação por formação de soluções sólidas ...) podem operar simultaneamente ou podem se suceder durante a formação de um nódulo.

Os nódulos de manganês são essencialmente compostos por filomanganatos hidratados. Estes são minerais de óxido de Mn em camadas com camadas intermediárias contendo moléculas de água em quantidades variáveis. Eles interagem fortemente com metais traço ( Co 2+ , Ni 2+ ) por causa das lacunas octaédricas presentes em suas camadas. As propriedades particulares dos filomanganatos explicam o papel que desempenham em muitos processos de concentração geoquímica. Eles incorporam traços de metais de transição principalmente por meio de troca catiônica em suas camadas intermediárias, como minerais de argila e complexação de superfície por formação de complexos de esfera interna na superfície do óxido, como também é o caso com óxidos férricos hidratados , HFO. Pequenas variações em sua estrutura cristalográfica e composição mineralógica podem resultar em mudanças consideráveis ​​em sua reatividade química.

Nódulos polimetálicos

A composição mineral dos minerais contendo manganês depende de como os nódulos são formados; sedimentares nódulos, que têm uma menor Mn 2+ conteúdo do que diagenetic , são dominados por Fe-vernadite, Mn feroxyhyte e asbolane - buserite enquanto nódulos diagenéticas são dominados por eu buserite, birnessita , todorokita e asbolane-buserite. Os tipos de crescimento denominado diagenetic e hidrogenéticos refletir subóxicos e oxic crescimento, que por sua vez poderia relacionar-se períodos de interglacial e glacial climáticas. Foi estimado que as camadas subóxico-diagenéticas do tipo 2 constituem cerca de 50-60% do inventário químico dos nódulos da Clarion Clipperton Zone (CCZ), enquanto as camadas óxico-hidrogenéticas do tipo 1 compreendem cerca de 35-40%. A parte restante (5–10%) dos nódulos consiste em partículas de sedimento incorporadas que ocorrem ao longo de rachaduras e poros .

A composição química dos nódulos varia de acordo com o tipo de minerais de manganês e o tamanho e as características de seu núcleo. Aqueles de maior interesse econômico contêm manganês (27–30% em peso), níquel (1,25–1,5% em peso), cobre (1–1,4% em peso) e cobalto (0,2–0,25% em peso). Outros constituintes incluem ferro (6% em peso), silício (5% em peso) e alumínio (3% em peso), com menores quantidades de cálcio , sódio , magnésio , potássio , titânio e bário , junto com hidrogênio e oxigênio também como água de cristalização e água livre.

Uma ampla gama de oligoelementos e minerais são encontrados em nódulos, muitos deles incorporados a partir dos sedimentos do fundo do mar, que por si só incluem partículas transportadas como poeira de todo o planeta antes de se estabelecerem no fundo do mar .

Mineração proposta

O interesse na potencial exploração de nódulos polimetálicos gerou uma grande atividade entre os potenciais consórcios de mineração nas décadas de 1960 e 1970. Quase meio bilhão de dólares foi investido na identificação de depósitos potenciais e em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia para mineração e processamento de nódulos. Esses empreendimentos iniciais foram realizados principalmente por quatro consórcios multinacionais compostos por empresas dos Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Alemanha Ocidental, Bélgica, Holanda, Itália, Japão e dois grupos de empresas e agências privadas da França e do Japão. Havia também três entidades com patrocínio público da União Soviética, Índia e China.

No final da década de 1970, duas das joint ventures internacionais coletaram várias quantidades de centenas de toneladas de nódulos de manganês das planícies abissais (18.000 pés (5,5 km) + profundidade) do oceano Pacífico equatorial oriental . Quantidades significativas de níquel (o alvo principal), bem como cobre e cobalto, foram subsequentemente extraídas desse " minério " usando métodos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos . No curso desses projetos, uma série de desenvolvimentos auxiliares evoluíram, incluindo o uso de matriz de sonar de varredura lateral rebocada próxima ao fundo para avaliar a densidade populacional de nódulos no silte abissal ao mesmo tempo em que realiza um perfil de subfundo com um derivado verticalmente feixe acústico orientado de baixa frequência.

A tecnologia e a experiência desenvolvidas ao longo deste projeto nunca foram comercializadas porque nas duas últimas décadas do século XX houve um excesso de produção de níquel . O investimento estimado de $ 3,5 bilhões (dólares americanos de 1978) para implementar a comercialização foi um fator adicional. A Sumitomo Metal Mining continua a manter uma pequena (organização local) neste campo.

A Kennecott Copper explorou os lucros potenciais na mineração de nódulos de manganês e descobriu que não valia o custo. Além das questões ambientais e do fato de que os lucros tinham de ser compartilhados, não havia maneira barata de retirar os nódulos de manganês do fundo do mar.

Desde o final da década de 1970, a tecnologia do mar profundo melhorou significativamente: incluindo o uso generalizado e de baixo custo da tecnologia de navegação, como Sistema de Posicionamento Global (GPS) e linha de base ultracurta (USBL); tecnologia de pesquisa, como multibeam echosounder (MBES) e veículos subaquáticos autônomos (AUV); e tecnologia de intervenção, incluindo veículo subaquático operado remotamente (ROV) e cabos umbilicais de alta potência . Há também a melhoria da tecnologia que pode ser usada na extracção incluindo bombas , rastreados e sondas de accionamento de parafuso, rígidos e flexíveis tirantes de perfuração , e polietileno de ultra-elevado peso molecular corda. A mineração é considerada semelhante à colheita da batata em terra, que envolve a mineração de um campo dividido em faixas longas e estreitas. O navio de apoio à mineração segue a rota de mineração das ferramentas de mineração do fundo do mar, recolhendo nódulos do tamanho de batatas do fundo do mar.

Na época em que a Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos entrou em vigor em 1994, o interesse na extração de nódulos diminuiu. Três fatores foram os principais responsáveis:

  • Dificuldade e despesa de desenvolver e operar tecnologia de mineração que pudesse remover economicamente os nódulos de profundidades de cinco ou seis quilômetros e transportá-los para a superfície do oceano
  • Altos impostos que a comunidade internacional cobraria pela mineração, e
  • Disponibilidade contínua dos principais minerais de fontes terrestres a preços de mercado.

Nesta época, a extração comercial de nódulos polimetálicos não era considerada provável de ocorrer durante as próximas duas décadas.

Recentemente, o fornecimento de níquel e outros metais precisou recorrer a depósitos de custo mais alto para atender ao aumento da demanda, e o interesse comercial pelos nódulos foi reavivado. A Autoridade Internacional do Fundo Marinho concedeu novos contratos de exploração e está desenvolvendo um Código de Mineração para a Área, com maior interesse na Zona de Clarion Clipperton .

Desde 2011, várias empresas comerciais receberam contratos de exploração. Isso inclui subsidiárias de empresas maiores como Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation e China Minmetals , e empresas menores como Nauru Ocean Resources e Tonga Offshore Mining.

O interesse renovado em nódulos de mineração levou a uma maior preocupação e análise sobre os possíveis impactos ambientais .

Desenvolvimentos jurídicos em 'The Area'

Após a Segunda Guerra Mundial, as Nações Unidas iniciaram um longo processo de desenvolvimento de tratados internacionais que se afastaram do então defendido conceito de liberdade dos mares .

Em 1972, a promessa de exploração de nódulos foi um dos principais fatores que levaram as nações em desenvolvimento a propor que o fundo do mar, além dos limites da jurisdição nacional, fosse tratado como um " patrimônio comum da humanidade ", com receitas a serem compartilhadas entre aqueles que desenvolveu este recurso e o resto da comunidade internacional. Essa iniciativa acabou resultando na adoção (1982) da Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar (UNCLOS) e após a negociação da Parte XI em 1994, o estabelecimento da Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos , com a responsabilidade de controlar toda a mineração em alto mar em áreas internacionais. A primeira conquista legislativa desta organização intergovernamental foi a adoção (2000) de regulamentos para prospecção e exploração de nódulos polimetálicos, com disposições especiais para proteger o ambiente marinho de quaisquer efeitos adversos. A Autoridade acompanhou isso (2001–2002) assinando contratos de 15 anos com sete entidades públicas e privadas, dando-lhes direitos exclusivos para explorar nódulos em áreas específicas do fundo do mar, cada uma com 75.000 quilômetros quadrados. Os Estados Unidos, cujas empresas estavam entre os atores-chave no período anterior de exploração, restos fora desta compacto como um não-Partes na Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar .

De acordo com a UNCLOS, a Autoridade tem quatro funções principais. Essencialmente, são:

  • Administrar os recursos minerais do fundo do mar na Área;
  • Para decretar regras, regulamentos e procedimentos relativos a esses recursos;
  • Promover e estimular a pesquisa científica marinha e o desenvolvimento na Área;
  • Proteger e conservar os recursos naturais da Área e prevenir danos significativos ao meio ambiente.

Atualmente, a Autoridade Internacional do Fundo do Mar está definindo e debatendo aspectos de seu Código de Mineração, que abrange sulfetos polimetálicos ( depósitos maciços de sulfeto no fundo do mar ) e crostas ricas em cobalto, bem como nódulos polimetálicos. O Código de Mineração inclui exploração e rascunho de regulamentos de exploração, um plano de gestão ambiental para a Clarion Clipperton Zone e recomendações para a orientação de empreiteiros em termos de relatórios, avaliação de impacto ambiental, relatórios de despesas e treinamento para cientistas e engenheiros de países em desenvolvimento.

Além da Convenção sobre Diversidade Biológica , em 19 de junho de 2015 a Assembleia Geral da ONU adaptou a resolução A / RES / 69/292, "Desenvolvimento de um instrumento internacional juridicamente vinculativo no âmbito da Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar em a conservação e uso sustentável da diversidade biológica marinha de áreas fora da jurisdição nacional ". Esta resolução pede que um comitê preparatório seja estabelecido para examinar como este instrumento poderia se parecer e o que ele trataria especificamente, além das partes ambientais existentes da UNCLOS. Levaria em consideração os vários relatórios dos co-presidentes sobre o trabalho do Grupo de Trabalho Informal Aberto Ad Hoc pertinente. No devido tempo, uma conferência intergovernamental examinaria e debateria as recomendações do comitê preparatório.

Questões e sensibilidades ambientais

Qualquer mineração futura de nódulos na Área precisa ser autorizada pela Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos e precisaria quantificar o impacto com antecedência por meio de uma declaração de impacto ambiental e plano de gestão ambiental associado. Essas avaliações, planos de monitoramento e controles de orientação provavelmente funcionariam na escala das operações propostas.

A Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos já possui um plano de gestão ambiental que considera toda a Zona Clarion Clipperton e que inclui áreas de referência que não estão disponíveis para mineração (chamadas de Áreas de Interesse Ambiental Particular).

As avaliações ambientais precisam ter uma base científica imparcial e levar em conta:

  • a natureza remota dos nódulos, tornando a coleta de dados detalhada um desafio;
  • a grande variedade em escala (por exemplo, comunidades de nódulos subdecimétricos espalhadas por milhares de quilômetros) em termos de função do ecossistema e biodiversidade ;
  • a gravidade e a escala dos impactos locais (como destruição de habitat , ressedimentação).

Estudos ambientais anteriores, como o Deep Ocean Mining Environmental Study (DOMES) e os experimentos de impacto bentônico resultantes (BIE), concluíram em parte que a mineração experimental em uma escala razoável provavelmente ajudaria a restringir melhor os impactos reais de qualquer mineração comercial.

A pesquisa mostra que os campos de nódulos polimetálicos são hotspots de abundância e diversidade para uma fauna abissal altamente vulnerável . A mineração de nódulos pode afetar dezenas de milhares de quilômetros quadrados desses ecossistemas de águas profundas . A regeneração de nódulos leva de décadas a milhões de anos e isso tornaria essa mineração uma prática insustentável e não renovável. Qualquer previsão sobre os efeitos da mineração é extremamente incerta. Assim, a mineração de nódulos pode causar alteração do habitat, mortalidade direta de criaturas bentônicas ou suspensão de sedimentos, o que pode sufocar os alimentadores do filtro . Futuros estudos de impacto ambiental devem abordar o impacto na interrupção e liberação de depósitos de clatrato de metano nas profundezas dos oceanos.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos