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Ein Tagebau unter dem Meer

Die vorgeschlagene Methode der Förderung entspricht einer Art Tagebau am Meeresboden. Im Laufe der Zeit sollen demnach mehrere Milliarden Tonnen Schlamm von der Oberfläche gelöst und zentrifugiert werden. Wenn die feinsten Anteile dieses Schlamms anschließend in einer Art großen Staubwolke wieder ins Meer entlassen würden, dann würde er große Teile der Umgebung bedecken. Die Auswirkungen würden also weit über das Gebiet des unterseeischen Tagebaus hinausreichen. Damit hätte die Förderung des Schlamms wesentlich weitreichendere Folgen als die vorgeschlagene Förderung von Manganknollen von der Oberfläche des Meeresbodens.

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Der Meeresboden ist in dieser Tiefe keineswegs tot. Wie Wissenschaftler feststellten, wird das Meerwasser unterhalb von etwa 1.000 Metern wieder sauerstoffreich und der Boden ist reich an Nitraten, Phosphaten und organischen Bestandteilen. Die Lebewesen in dieser Tiefe sind aber nicht daran angepasst, mit großen Mengen frischer Sedimente zurechtzukommen. Die Schlammschichten wachsen dort nur wenige Millimeter pro Jahrtausend. Es stellt sich damit die Frage, ob sich die Förderung noch lohnt, wenn neben den Schwierigkeiten der Arbeit in der Tiefsee auch die notwendigen Maßnahmen zum Umweltschutz berücksichtigt werden. Da die Vorkommen in japanischem Seegebiet liegen, kommen Regeln zum Tiefseebergbau der Internationalen Meeresbodenbehörde oder Regeln, die auf der neuen UN-Konferenz zum Schutz der hohen See beschlossen werden sollen, nicht zur Anwendung.

Das Vorkommen ist so groß wie das Saarland

Das untersuchte Vorkommen hat eine Fläche von 2.500 Quadratkilometern und damit tatsächlich in etwa die Größe des Saarlandes. Bei den Probebohrungen wurde der Schlamm bis in eine Tiefe von zehn Metern untersucht, die Erzvorkommen könnten aber noch deutlich tiefer reichen. So dicke Schichten von Schlamm haben sich im Lauf von mehreren Millionen Jahren gebildet. Gerade die langsame Entstehung des Schlamms hat zu den hohen Konzentrationen an seltenen Erden geführt.

Bereits in den 1960er Jahren stellten Forscher fest, dass im Wasser der Ozeane unterhalb von etwa 1.000 Metern Tiefe seltene Erden gelöst sind. Je tiefer das Meer, desto höher die Konzentration. Die letzten Details der Herkunft dieser seltenen Erden sind auch nach dem heutigen Stand der Wissenschaft nicht völlig geklärt. Chinesische Forscher führen den größten Teil auf Flusssedimente und die Verwitterung von Gestein in flachen Gebieten des Meeres zurück. Dabei werden bevorzugt die leichteren Elemente der seltenen Erden aus dem Gestein und den Sedimenten gelöst.

Das Wasser mit den gelösten seltenen Erden gelangt irgendwann in den tieferen Ozean und mischt sich dort mit salzreicherem Wasser. Unter den Bedingungen der Tiefsee kehren sich die Verhältnisse der Löslichkeit um. Die schwereren Elemente der seltenen Erden, die zuvor eher im Gestein verblieben sind, bleiben durch Komplexbildung mit Karbonaten eher im Wasser gelöst. Das gilt auch für das Uran, das so nur in kleineren Mengen Teil des Schlamms wurde. Aus dem gleichen Grund werden derzeit eine Reihe von Technologien zur Gewinnung des im Meerwasser gelösten Urans entwickelt.

Das Erz besteht aus Körperteilen von Plankton

Die leichteren Elemente der seltenen Erden fallen im salzhaltigen Wasser dagegen aus. Sie bleiben also nicht im Wasser gelöst und es entstehen kleine Partikel. Diese haften vor allem an organischem Material an, aber auch an Teilchen aus Eisen und Mangan. Die im Wasser gelösten Anteile können sich nicht im Schlamm absetzen und so nicht Teil des Erzes werden. Natürlich findet die gesamte Chemie nicht unter Laborbedingungen statt, und so lagert sich letztlich doch ein kleiner Teil Uran im Erz ein, ebenso wie die schwereren Elemente der seltenen Erden.

Solche Prozesse finden in großen Teilen des Ozeans statt. Gerade weil die Prozesse unvollständig ablaufen, ist der sehr langsame Aufbau der Schlammschichten hilfreich. Es bleibt mehr Zeit für die ausgefällten Partikel, sich mit den langsam herabsinkenden Schlammteilchen zu verbinden. Deshalb gibt es im Pazifik auch weit verbreitete Vorkommen von Schlamm, der reich an seltenen Erden ist. Die besonders reichen Anteile im Schlamm vor Minami-Torishima bestehen vor allem aus biologischem Apatit - kleine Zähne, Knochen und ähnliche Bestandteile von Plankton. Diese Körperteile haben alle ungefähr die gleiche Größe, weshalb das Sieben oder Zentrifugieren des Schlamms so effektiv in der Anreicherung des Erzes ist.

Die meisten Vorkommen im Meer haben keine größeren Mengen der schwereren Elemente der seltenen Erden, weil sie im Wasser besser löslich sind. Die schwereren Elemente vor Minami-Torishima stammen wohl ursprünglich aus vulkanischer Aktivität von warmen und heißen Quellen (Black Smokers), an denen am Boden des Ozeans Wasser aus dem tieferen Gestein aufsteigt. In diesem Wasser sind größere Mengen dieser Elemente gelöst. Denn anders als im Wasser des Ozeans ist das Wasser im Gestein des Meeresbodens sauerstoffarm, was die gesamte Chemie nochmal ändert und vormals unlösliche Anteile löslich macht und umgekehrt. Die Details dieser Prozesse sind immer noch Thema wissenschaftlicher Untersuchungen.

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 Seltene Erden: Wie wertvoller Schlamm fünf Kilometer tief im Meer entstehtDas japanische Vorkommen ist nicht das einzige 
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Tantalus 03. Mai 2018

"Nature" ist eine Fachzeitschrift, wird auch im ersten Satz nach der Einleitung so...

FlyingTHunder 03. Mai 2018

Also ich muss bei dem Tiefsee-Buddel Szenario immer an "Der Schwarm" denken

VigarLunaris 01. Mai 2018

ohje ohje .... mehr fällt mir dazu nicht ein - ich brauche ne Erdölhaltige...

VigarLunaris 01. Mai 2018

Also im Schlamm der Weltmeere befinden sich also Rohstoffe. Ja gibt auch Menschen die...

1ras 29. Apr 2018

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