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C i troviamo a 50 chilometri dalla costa di San Diego, in California; è fine febbraio e Per sei ore abbiamo tracciato un pennacchio di particelle finite sotto la nave e poi disperse dalle correnti oceaniche. Sofisticati sensori ci hanno permesso di rilevare la forma del pennacchio e la concentrazione di sedimenti nella colonna d’acqua, con i segnali che diventavano via via più deboli. Il nostro obiettivo era ricavare dati su una questione che presto potrebbe avere un forte impatto sull’oceano: l’attività mineraria sul fondo dei mari. Dopo anni di riflessione, governi e aziende di tutto il mondo iniziano a esplorare i fondi oceanici alla ricerca di metalli di valore, a partire da nichel, rame e cobalto. Un tipo di deposito – noduli grandi come un pugno che contengono questi metalli – giace a migliaia di metri di profondità. Sul fondo striscerebbero robot raccoglitori: ognuno sarebbe grande come una mietitrebbiatrice, aspirerando lo strato superficiale che contiene i noduli e sollevando dietro di sé una nuvola di sedimenti. I raccoglitori pomperebbero i noduli in ampi tubi lunghi chilometri, fino a grandi navi in superficie. Sulle navi il materiale verrebbe setacciato, separando ogni giorno milioni di densi noduli metallici, e il sedimento rimanente verrebbe fatto tornare in mare tramite un pennacchio. Che influenza avrebbe questa attività sulla vita che si trova sul fondo degli oceani e nelle acque soprastanti? Il nostro test di scarico è stato un primo passo verso una parte della risposta. La domanda globale di metalli sta aumentando senza sosta, e alcune miniere ad alto grado di purezza che si trovano sulla terraferma si stanno esaurendo. Varie aziende, come Global Sea Mineral Resources (GSR) e UK Seabed Resources, puntano all’estrazione mineraria sottomarina perché ritengono possa essere meno costosa La richiesta di alcuni metalli è in continuo aumento, ma i giacimenti più economici sulla terraferma si stanno esaurendo, quindi paesi e compagnie minerarie potrebbero scegliere l’estrazione dal fondo dei mari. Nichel, rame e cobalto sono presenti in IN BREVE abbondanza sotto forma di noduli grandi come un pugno, sparsi sul fondo degli oceani in diverse aree a oltre 4000 metri di profondità. Apposite macchine raccoglierebbero i noduli, spargendo sedimenti su tutto il fondo. Navi per la lavorazione verserebbero il sedimento nell’oceano. Thomas Peacock è professore di ingegneria meccanica e direttore dell’Environmental Dynamics Laboratory al Massachusetts Institute of Technology. Matthew Alford è professore di oceanografia fisica e direttore associato del Marine Physical Laboratory alla Scripps Institution of Oceanography. stiamo mantenendo la posizione sull’acqua profonda 1000 metri. A bordo della nostra nave da ricerca, la Sally Ride, ci sono otto container grandi ciascuno come un’automobile di medie dimensioni e pieni di sedimento raccolto dragando il fondo dell’Oceano Pacifico. Questa mattina abbiamo miscelato il sedimento con acqua di mare in un enorme serbatoio e per un’ora abbiamo pompato il contenuto in un tubo di scarico che dalla fiancata della nave si immergeva in acqua per 60 metri. di quella sulla terraferma, soprattutto perché sulla terraferma i produttori sono costretti a passare a siti con minerali con tasso di purezza più basso, che sono anche più difficili da estrarre. Alcuni paesi che non hanno molte risorse minerarie, come Giappone e Corea del Sud, vogliono entrare in gioco con prospezioni in mare, dove si trovano giacimenti enormi. Nel settembre 2017 Japan Oil, Gas and Metals National Corporation ha effettuato uno dei primi grandi studi commerciali. Un prototipo di escavatore ha raccolto tonnellate di zinco e altri metalli a 1600 metri di profondità vicino a Okinawa, nella zona economica esclusiva (ZEE) del Giappone, cioè nelle sue acque nazionali. Piccoli Stati e regioni insulari, come Tonga e le Isole Cook, che non hanno molte risorse per creare un’industria di questo tipo, stanno considerando l’ipotesi di offrire a investitori esterni i diritti minerari per le proprie ZEE. Inoltre l’International Seabed Authority (ISA), che regola l’attività commerciale in acque internazionali, ha concesso 28 permessi di esplorazione a istituzioni di 20 paesi per la raccolta di campioni di minerali dal fondo marino. Gli scienziati stanno lavorando sodo per saperne di più riguardo ai potenziali effetti negativi e alle misure che potrebbero ridurli. Governi, industria, ISA, università e organizzazioni scientifiche collaborano a progetti di ricerca simili al nostro. Contrariamente alla storia di carbone, petrolio, fosforo e altre risorse naturali, questa volta la comunità scientifica ha l’occasione di cooperare con tutte le parti in causa per stabilire misure di salvaguardia efficaci prima che si sviluppi un’attività mineraria su grande scala, oltre che per confrontare l’impatto dell’estrazione sulla terraferma con quello dell’estrazione sottomarina. Ma anche l’attività mineraria sulla terraferma si ripercuote sull’ambiente. Trovando sistemi per ridurre al minimo l’impatto si potrebbero stabilire norme opportune, sempre che la ricerca continui di pari passo con lo sviluppo di questa industria. Mappe di Dolly Holmes. Fonti: World Ocean Review 1, pubblicata da Maribus, 2010 (mappa del mondo); International Seabed Authority, banca dati di S. Claus e altri, Flanders Marine Institute. Consultato all’indirizzo www.marineregions.org il 24 novembre 2016 (riquadro) Caccia al tesoro Molti paesi e aziende già estraggono petrolio, sabbia e diamanti dai fondi oceanici poco profondi. Ora stanno esplorando i fondi profondi alla ricerca di metalli essenziali, come nichel e cobalto. I ricercatori hanno mappato tre tipi di giacimenti nelle acque internazionali che sembrano particolarmente promettenti (zone colorate). I noduli di manganese potrebbero essere i più economici da estrarre. Licenze di esplorazione Alta concentrazione di minerali Zona economica esclusiva (Hawaii, Stati Uniti) Zona economica esclusiva (Sporadi Equatoriali, Kiribati) DOVE CERCARE Noduli di manganese Profondità Croste di cobalto (metri) 2000 4000 Solfuri massicci (vicino alle sorgenti idro termali) 6000 Confini delle placche tettoniche Aree di esplorazione; ciascun colore rappresenta un appaltatore diverso Zona economica esclusiva (Messico) 0 100 400 600 miglia 0 500 1000 chilometri Aree riservate Aree protette L’International Seabed Authority, che regola l’attività mineraria nelle acque internazionali, ha concesso 16 licenze di esplorazione (colori) per i noduli di manganese nella zona di frattura di Clarion-Clipperton, una regione del fondo dell’Oceano Pacifico grande circa quanto l’Europa. Gran parte delle rocce giace in acque profonde più di 4000 metri. Con la concessione dei permessi, l’autorità indica anche aree riservate a un eventuale sfruttamento futuro da parte dei paesi in via di sviluppo, oltre ad aree protette in cui sono vietate le estrazioni. Alcuni paesi inoltre stanno cercando giacimenti all’interno della propria zona economica esclusiva, cioè le loro acque nazionali. Un tesoro di nichel, rame e cobalto Un secolo e mezzo fa, alcuni esploratori svedesi scoprirono per la prima volta depositi oceanici di minerali nel Mare di Kara, al largo della Siberia. La presenza di quei tesori fu confermata negli anni settanta dell’Ottocento, durante la celebre spedizione della nave HMS Challenger che gettò le basi dell’oceanografia moderna. Negli anni settanta del Novecento la CIA programmò una messa in scena, in cui un’apparente ricerca di noduli di manganese nell’Oceano Pacifico avrebbe fatto da copertura a un tentativo di esumare il sottomarino sovietico affondato K-129. Tuttavia le difficoltà tecnologiche e i prezzi bassi dei minerali scoraggiarono un vero e proprio sfruttamento commerciale. Nell’ultimo decennio l’interesse è cresciuto molto. Aumento della popolazione globale, urbanizzazione, crescita del consumo e sviluppo aggressivo di tecnologie che dipendono da determinati metalli stanno facendo schizzare alle stelle le previsioni di mercato. Per esempio, si stima che la domanda globale annua di nichel, oggi intorno ai 2 milioni di tonnellate, aumenterà del 50 per cento entro il 2030. Le riserve sulla terraferma ammontano a 76 milioni di tonnellate. Più o meno la stessa quantità si trova sotto forma di noduli sul fondo della zona di frattura di Clarion-Clipperton (CCFZ), una piana abissale che si estende dalle Hawaii alla Baja California, in Messico. Per il cobalto la situazione è simile: in questa zona le riserve di noduli eguagliano o addirittura superano quelle sulla terraferma, pari a 7 milioni di tonnellate. I depositi più promettenti sono di tre tipi. Uno include le sorgenti idrotermali attive o inattive: sono spaccature prodotte dall’attività vulcanica che riversano materiale caldo lungo i confini delle placche tettoniche. Questi solfuri massicci sottomarini sono abbondanti depositi di minerali come rame, zinco, piombo e oro. Papua Nuova Guinea ha concesso alla canadese Nautilus Minerals una licenza per estrarre questi solfuri in un sito inattivo, noto come Solwara 1, nella sua ZEE. L’ISA ha concesso sette contratti per la ricerca di solfuri in siti inattivi nelle acque internazionali. Gli scienziati hanno chiesto una moratoria delle estrazioni nei siti attivi a causa del loro ecosistema unico. Un secondo tipo di deposito, le croste di cobalto, si forma sulla roccia dura di cime e fianchi delle montagne sottomarine, dato che i metalli precipitano dall’acqua di mare. Queste croste crescono a un ritmo molto lento – pochi millimetri ogni milione di anni – e in genere raggiungono uno spessore compreso tra 5 e 10 centimetri. Oltre al cobalto contengono nichel e altri metalli utili. Anche se l’ISA ha concesso quattro licenze di esplorazione per il Pacifico occidentale, estrarre le croste di cobalto è impegnativo, perché devono essere staccate dalla roccia sottostante, che in genere ha pareti ripide, difficili da affrontare sott’acqua. La maggior parte delle iniziative imprenditoriali per l’attività mineraria oceanica punta ai depositi di noduli polimetallici di manganese. (Il resto dell’articolo tratterà solo questo tipo di estrazione.) I noduli sono sparsi sul fondale marino o parzialmente sepolti nei sedimenti di molte grandi aree. Si formano a migliaia di metri di profondità, quando i metalli precipitano dall’acqua di 84 Le Scienze 599 luglio 2018 www.lescienze.it Le Scienze 85
mare intorno a un detrito, formando un nucleo il cui diametro cresce di circa un centimetro ogni milione di anni. L’ISA ha concesso 16 licenze di esplorazione per i noduli nella CCFZ. Sebbene la composizione sia variabile, in questa zona un tipico nodulo è composto per circa il 3 per cento del peso da nichel, rame e cobalto, che sono il vero tesoro. Circa il 25 per cento è costituito da manganese che, se estratto su vasta scala, vedrebbe aumentare nettamente la sua offerta a livello globale. Il resto è per la maggior parte materiale senza valore economico. I noduli sono il nuovo oro La ricognizione di un sito richiede mesi di lavoro con strumenti a bordo di navi, veicoli sottomarini autonomi e raccoglitori per prelevare campioni. Dato che le aree da esplorare sono estese, i campioni di prova sono estrapolati statisticamente su tutto il campo. Secondo gli autori delle prospezioni, conviene sfruttare un sito se la concentrazione dei noduli supera i 10 chilogrammi circa per metro quadrato, se i noduli sono poco o per nulla coperti dai sedimenti e quindi facili da raccogliere e se la pendenza del fondo è meno del 10 per cento, in modo da essere gestibile dalle macchine raccoglitrici che strisciano su rotaie di scorrimento. Il cuore dell’estrazione mineraria sarebbe un veicolo raccoglitore, alimentato da una nave attraverso un cavo elettrico. Perlustrerebbe il fondo coprendo circa 50 chilometri al giorno, molto probabilmente muovendosi avanti e indietro in un campo di noduli secondo uno schema a scacchiera a scala chilometrica. Veicoli sommergibili autonomi aiuterebbero a guidarlo e a monitorare l’ambiente circostante. Aspirando o staccando i noduli e i relativi sedimenti, il raccoglitore effettuerebbe una separazione grossolana, espellendo i sedimenti non desiderati in una nuvola che si lascerebbe dietro. Un lungo tubo di collegamento, con una serie di pompe, porterebbe il fango con i noduli fino alla nave: questo sistema di risalita è basato su una tecnologia affermata, applicata ai settori di petrolio, gas e dragaggio. La nave separerebbe i noduli, rimandando in mare i sedimenti attraverso un tubo di scarico. Grandi navi cargo porterebbero i noduli sulla terraferma, a uno stabilimento di lavorazione dove sarebbero estratti i metalli desiderati. Studi di fattibilità indicano che per ottenere un profitto le aziende dovrebbero raccogliere ogni anno 3 milioni di tonnellate di noduli asciutti, da cui ricaverebbero 37.000 tonnellate di nichel, 32.000 di rame, 6000 di cobalto e 750.000 di manganese. Effetti sugli organismi viventi L’ISA è stata fondata in base alla Convenzione delle Nazioni Unite sul diritto del mare (UNCLOS), che obbliga le nazioni firmatarie ad adottare tutte le misure necessarie a proteggere l’ambiente marino. L’ISA concede licenze per esplorare lotti con un’area di 150.000 chilometri quadrati. Poiché i soggetti che hanno ratificato la convenzione o vi hanno aderito – 167 Stati più l’Unione Europea – considerano il fondo marino internazionale una risorsa per «il patrimonio comune dell’umanità», un’azienda o un’organizzazione che vuole estrarre i metalli deve essere sponsorizzata da un paese ratificatore. Una volta conclusa la ricognizione, l’azienda divide il lotto in due parti e l’ISA decide quale riservare a un paese in via di sviluppo affinché la possa sfruttare. Secondo alcuni studi, è probabile che nei 75.000 chilometri La maggior parte delle iniziative imprenditoriali per l’attività mineraria oceanica punta ai noduli di manganese Confronto fra terraferma e mare È importante valutare i pro e i contro ambientali dell’estrazione sottomarina e di quella sulla terraferma. Per esempio nella Repubblica Democratica del Congo, da cui proviene il 60 per cento del cobalto mondiale, l’attività mineraria provoca deforestazione e inquinamento di acqua e aria, ed è basata sul lavoro minorile. In alcuni paesi le compagnie che estraggono il nichel stanno esaurendo i giacimenti di facile accesso e stanno passando ad altri in cui l’estrazione è più difficile, e che richiedono più energia e lavorazione chimica, aumentando quindi l’impatto ambientale. Gli impianti di trasformazione dei noduli avranno ripercussioni anche sulla terraferma. Se i metalli utili costituiscono solo il 30 per cento di un nodulo, l’altro 70 per cento è un rifiuto, in genere una fanghiglia. Spesso sulla terraferma i minatori la buttano nel buco che hanno scavato. La fanghiglia proveniente da milioni di noduli oceanici sarebbe nuovo materiale che dovrebbe andare da qualche parte. Il lato positivo è che raccoglitori e navi potrebbero spostarsi da una zona a un’altra, mentre le infrastrutture per le miniere terrestri sono difficili da smantellare. Per ridurre l’impatto dell’estrazione e quello ambientale è essenziale sviluppare programmi di riciclo globali ed efficaci. Ma il solo riciclo non può far fronte all’aumento della domanda. Oggi è difficile sapere se dal punto di vista ambientale l’estrazione sottomarina sarà migliore o peggiore di quella equivalente sulla terraferma. L’esito naturalmente dipenderà dalle norme che saranno adottate. L’ISA, con sede a Kingston, in Giamaica, stabilisce le regole per oltre la metà dei fondi oceanici: si tratta di acque internazionaquadrati del lotto di un’azienda si trovino circa 10.000 chilometri quadrati (circa lo 0,2 per cento della CCFZ) economicamente convenienti da sfruttare. Il raccoglitore rimuoverebbe uno strato superficiale spesso 10-15 centimetri e in questa regione compatterebbe il fondale. Sui noduli o nel sedimento vive un’ampia gamma di organismi grandi almeno 50 micrometri. In gran parte queste creature moriranno durante la perlustrazione o saranno soffocate dalla nuvola di sedimenti mentre si deposita. Il resto della biomassa è costituito da microrganismi più piccoli, come i batteri. Non è chiaro come se la caveranno queste specie minuscole. Saranno sollevate con il sedimento e poi depositate a chilometri di distanza. Probabilmente quelle che hanno bisogno dei noduli come substrato per la propria esistenza non avranno molta fortuna. Dato che i noduli impiegano milioni di anni a formarsi e che le comunità biologiche lontane dalle sorgenti idrotermali nelle profondità dell’oceano si sviluppano lentamente, è improbabile che le regioni sfruttate si riprendano in una scala temporale umana. Quasi trent’anni fa, alcuni ricercatori tedeschi hanno scavato finte rotaie minerarie sul fondo marino, a 4100 metri di profondità nel Bacino del Perù. Quando sono state riesaminate nel 2015, sembravano di creazione assai recente. Un’altra preoccupazione riguarda l’impatto dei pennacchi di sedimenti creati dal raccoglitore. Deboli correnti di fondo nelle profondità dell’oceano, che si muovono di centimetri al secondo, potrebbero spostare le particelle di sedimento a molti chilometri dal raccoglitore. Gran parte del sedimento è sottile, con un diametro di circa 0,02 millimetri e una velocità di deposito di circa un millimetro al secondo. Questo sedimento dei pennacchi generati dal raccoglitore, raggiungendo un’altezza di circa 10 metri nelle correnti di fondo, potrebbe arrivare a una decina di chilometri dal luogo dell’estrazione. Questa stima potrebbe essere troppo semplicistica dato che le particelle di sedimento tendono ad aggregarsi in fiocchi più grandi, che si depositerebbero più velocemente rispetto alle singole particelle e potrebbero ridurre l’estensione orizzontale dei pennacchi. Nelle profondità dell’oceano però il ritmo di sedimentazione è così basso – circa un millimetro ogni 1000 anni – che tracce di sedimento emesse da un raccoglitore potrebbero soffocare le forme di vita del fondale anche a grande distanza. Un altro aspetto preoccupante è il compattamento del fondale. Si potrebbero ottenere informazioni preziose studiando gli effetti delle occasionali tempeste abissali che rimuovono i sedimenti dal fondo dei mari. È difficile valutare l’impatto ambientale ed ecologico dei pennacchi di sedimenti scaricati dalla nave. In superficie le correnti oceaniche sono più veloci e c’è più turbolenza. Il tubo di scarico potrebbe estendersi in basso per centinaia di metri. Il pennacchio di sedimenti uscito dal tubo avrebbe la forma di un cono, grande decine di metri, e sarebbe diluito, deformato e spostato di alcuni chilometri al giorno dalle correnti. Nel nostro esperimento di febbraio abbiamo studiato il pennacchio con strumenti diversi. Le correnti oceaniche lo rendevano sinuoso, creando tentacoli intrecciati da cui abbiamo prelevato campioni. Impiegheremo un mese o due per ottenere le informazioni più importanti, tra cui la concentrazione dei sedimenti vicino e lontano dal tubo. Intanto i ricercatori cercano di stabilire fino a che punto la perdita di vita in una zona di estrazione si ripercuoterebbe sui sistemi biologici locali, sulle comunità vicine nelle profondità marine Nautilus Minerals Metalli essenziali contenuti in noduli di manganese sono raccolti dal fondo del Pacifico dalla società canadese Nautilus Minerals. e addirittura su quelle distanti molti chilometri. Nella CCFZ, l’ISA ha indicato nove grandi regioni protette e sta mettendo a punto protocolli per stabilire zone di conservazione dentro ciascuna area di licenza. Gli esperti seguiranno questi e altri luoghi per vedere quali effetti si verificheranno. li dette semplicemente «l’Area». L’ISA, che non ha navi per controllare le operazioni, ha condiviso questa responsabilità con i paesi sponsor. Potrebbe revocare la licenza a una compagnia o a un paese, sospenderne le operazioni o multarli se si scoprisse che l’attività estrattiva non rispetta gli standard sull’impatto ambientale. Quattordici Stati membri delle Nazioni Unite hanno firmato ma non ratificato l’UNCLOS – a partire dagli Stati Uniti – e altri 15 non l’hanno firmata. A quanto pare questi 29 paesi potrebbero effettuare estrazioni in acque internazionali e calpestare le regole dell’ISA, che dovrebbe rivolgersi alla politica globale per risolvere situazioni di questo tipo. L’organizzazione ha redatto bozze di norme per lo sfruttamento dell’Area con cui intende coprire tutti gli aspetti: dalla procedura con approverebbe o rifiuterebbe i contratti per esplorazione e sfruttamento agli obblighi degli appaltatori, fino alla tutela e alla conservazione dell’ambiente marino. L’ISA prevede che le norme saranno attuate entro il 2020. I paesi dovranno scrivere le proprie regole per gli impianti di lavorazione sulla terraferma. È interessante anche quello che accade nelle ZEE dei paesi. Queste acque nazionali costituiscono oltre un terzo degli oceani mondiali. Alcuni Stati non hanno mari profondi entro 200 miglia nautiche dalla costa (370 chilometri) . Ma altri sì, in particolare gli Stati insulari del Pacifico. Alcuni paesi, come Palau, hanno rifiutato l’estrazione sottomarina. Altre nazioni e regioni, tra cui Tonga, Kiribati e le Isole Cook, stanno mettendo a punto regole e cercano partner industriali e internazionali. Le Isole Cook hanno firmato un contratto con la statunitense Ocean Minerals, concedendole un diritto di prelazione per esplorare 23.000 chilometri quadrati delle loro acque alla ricerca di noduli con cobalto. Simili azioni mostrano che l’attività mineraria sottomarina sta per concretizzarsi. Visti i crescenti interessi economici e strategici, nei prossimi cinque-dieci anni alcuni paesi potrebbero dare il via a estrazioni esplorative. Il Giappone, come detto, ha già iniziato. Un percorso utile al progresso di tutte le parti in causa prevede la cooperazione, come avvenuto finora, con procedure di test industriali su piccola scala, di pari passo con la ricerca scientifica necessaria. In effetti, gran parte di quello che sappiamo su ecosistemi e risorse della CCFZ proviene da studi collegati agli appaltatori. La nostra spedizione da San Diego, per esempio, è stata finanziata da Massachusetts Institute of Technology e Scripps Institution of Oceanography, in collaborazione con ISA, U.S. Geological Survey e GSR. Nel 2019 il programma europeo JPI Oceans effettuerà uno studio nella CCFZ insieme con ISA e GSR. Alcune linee guida e standard per le operazioni commerciali potrebbero essere adattate da settori industriali già esistenti, mentre altre potrebbero essere nuove. Se le parti continueranno a collaborare, l’attività mineraria sottomarina potrebbe segnare un punto di riferimento globale. Storicamente l’estrazione industriale è sempre arrivata in anticipo rispetto alle norme, pensiamo al fracking, e ha costretto legislatori e cittadini a rincorrere. Come dice Conn Nugent, di Pew Charitable Trusts, «abbiamo l’occasione di scrivere le regole di un’attività estrattiva prima che abbia inizio». n PER APPROFONDIRE Biodiversity, Species Ranges, and Gene Flow in the Abyssal Pacific Nodule Province: Predicting and Managing the Impacts of Deep Seabed Mining. Studio tecnico ISA n. 3. International Seabed Authority, 2008. International Seabed Authority: www.isa.org.jm. Esperimento sui pennacchi alla Scripps Institution of Oceanography: www.mod. ucsd.edu/plumex. 86 Le Scienze 599 luglio 2018 www.lescienze.it Le Scienze 87
Page 1: RISORSE NATURALI Il fondo degli oce

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