هل سيكون عام 2020 عامًا للتعدين تحت سطح البحر؟

Solwara 1 مشروع أدوات التعدين في قاع البحر. المجاملة نوتيلوس المعادن.

لقد سمع أي شخص كان حول الصناعات البحرية للنفط والغاز أو البحرية لفترة طويلة عن خطط لاستخراج المعادن المختلفة الموجودة في قاع البحر أو أسفله مباشرة. في الواقع ، عندما بنى هوارد هيوز مستكشف Glomar في عام 1972 ، كانت قصة الغلاف لمهمته الحقيقية - استعادة غواصة سوفيتية - أن الحفارة ستستخدم في استخراج عقيدات المنغنيز من قاع المحيط العميق. كانت قصة الغلاف هذه فعالة إلى حد أنها كانت لها نتيجة غير مقصودة لإثارة اهتمام كبير بالتعدين في المحيط بين الشركات الخارجية وعامة الناس.

في السنوات التي تلت ذلك ، كان هناك الكثير من البحث والاستكشاف في هذا المجال. ومع ذلك ، وباستثناء تعدين الماس في المياه الضحلة قبالة سواحل جنوب إفريقيا ، لم تبدأ بعد عملية تعدين تجارية في أعماق البحار. الآن يبدو أن عام 2020 قد يكون في الواقع العام الذي يبدأ فيه التعدين التجاري للمحيط في أعماق البحار بشكل جدي.

أنواع المعادن المحيط.
هناك ثلاثة أنواع من المعادن في أعماق البحار ذات الأهمية التجارية ؛ العقيدات المؤلفة من عدة معادن والكبريتيدات الضخمة في قاع البحار والقشور المتعددة المعادن.
كانت العقيدات المؤلفة من عدة معادن هي أول المعادن الموجودة في قاع البحر التي يتم اكتشافها. هذه العقيدات ذات أهمية تجارية لمحتواها العالي من المنجنيز. في منطقة واحدة من قاع بحر المحيط الهادئ الشمالي تعرف باسم منطقة كلاريون كليبر ، تقدر السلطة الدولية لقاع البحار (ISA) أن هناك أكثر من 20 مليار طن من هذه العقيدات. عمومًا ، تقع هذه العقيدات فوق رواسب المحيط على أعماق أكبر من 3000 متر.

تتكون الكبريتيدات الضخمة في قاع البحر من البراكين الموجودة تحت سطح البحر وتكمن عمومًا في المياه الضحلة من عقيدات المنجنيز. رواسب النحاس والزنك والذهب والفضة هي ما له أهمية تجارية في هذه المجالات. توجد العديد من هذه الحقول المحتملة ، إن لم يكن معظمها ، في منطقة المحيط الهادئ للنار وتوجد داخل المنطقة الاقتصادية الخالصة للولايات الساحلية أو الجرف القاري الخارجي.

أخيرًا ، توجد قشور متعددة المعادن أيضًا في المياه الضحلة نسبيًا داخل المناطق الاقتصادية الخالصة في الولايات الساحلية. تشكل هذه القشور رصيفًا قاسيًا في قاع البحر يصل سمكه إلى 25 سم. المعادن ذات الأهمية التجارية هي الكوبالت والتيتانيوم والبلاتين وبعض المعادن الأرضية النادرة (REM).
يمثل كل نوع من هذه الودائع تحديات فريدة خاصة بالتعدين الفعال والسليم بيئياً. كقاعدة عامة ، المعدات المصممة لنوع واحد من التعدين مناسبة فقط لهذا النوع.
Solwara1 التعدين سفينة الدعم ، موقع- محافظة فوجيان لجان المقاومة الشعبية. مجاملة التحديات فوجيان ماوي
قانوني
على الرغم من التحديات التقنية الرهيبة لأي نوع من التعدين في أعماق البحار ، إلا أن التحديات القانونية والبيئية المقدمة لأي عملية تعدين قد تكون أكبر من ذلك. أي نشاط تجاري تحت سطح البحر يقع ضمن المنطقة الاقتصادية الخالصة عمومًا 200 نمي (ولأغراض حقوق المعادن تحت سطح البحر ، ويمتد إلى 350 نمي إلى الجرف القاري) تحكمه لوائح الدولة الساحلية الفردية.
بعض دول المحيط الهادئ التي اكتشفت في وقت مبكر اكتشافات معدنية كبيرة في الخارج قد سنت تشريعاتها الخاصة التي تحكم التعدين. بالنسبة للعديد من المناطق ذات الأهمية التجارية التي تقع خارج حدود الدولة الساحلية ؛ دخلت اتفاقية الأمم المتحدة لقانون البحار ، التي أنشأت السلطة الدولية لقاع البحار (ISA) حيز النفاذ في عام 1994. ومنذ ذلك الحين التقت ISA مع أصحاب المصلحة لتعزيز أهدافها الرئيسية المتمثلة في تنظيم التعدين في أعماق البحار وحماية بيئة المحيطات من أي آثار ضارة لعمليات التعدين. في السنوات التالية ، أصدرت ISA لوائح التنقيب والاستكشاف لجميع أنواع المعادن في قاع البحر. بدءًا من عام 2016 ، بدأت ISA في صياغة لوائح بشأن استغلال الموارد المعدنية ، والتي يجب أن تكون سارية قبل أن تبدأ أي عمليات تعدين تجارية. هناك فرصة جيدة الآن لإصدار اللوائح في عام 2020. يمكن العثور على رابط لمشروع نسخة اللوائح هنا https://ran-s3.s3.amazonaws.com/isa.org.jm/s3fs- الجمهور / ملفات / وثائق / isba24_ltcwp1rev1-en_0.pdf

تقني
عند الانتقال من مرحلة التنقيب إلى مرحلة الاستغلال التجاري ، هناك أربعة تحديات رئيسية يجب مواجهتها:
1. تصميم وبناء سفينة دعم التعدين أو التثبيت المناسب.
2. تصميم وبناء أدوات التعدين المناسبة تحت سطح البحر - أي أن الآلات تقوم فعليًا باستخراج المعادن في قاع البحر.
3. تصميم وبناء نظام الرفع والرفع لنقل الملاط المعدني إلى السطح.
4. مرة واحدة على السطح ، نزح المياه ومناولة البضائع.
ومع ذلك ، فإن التحدي الفني الأكثر صعوبة هو دمج كل هذه التقنيات الجديدة في نظام متكامل سيعمل بشكل موثوق وفعال وسلس طوال حياة حقل التعدين بأكمله.
يجب أن نتذكر دائمًا تصميم كل من هذه الأنظمة التي ، بالإضافة إلى قدرتها على تلبية مواصفات التصميم الفني ، يجب أن تفي أيضًا بالقواعد البيئية الموضوعة فيما يتعلق بالتنوع البيولوجي وكثافة ومدى الأعمدة ومعدلات الترسيب والقواعد إما من ISA في المناطق الدولية ، أو من الدولة الساحلية داخل المناطق الاقتصادية الخالصة.

سفينة دعم التعدين
الضرورة الأولى في أي خطة التعدين تحت سطح البحر هي تركيب عائم مناسب. بالإضافة إلى الاعتبار الأساسي للتصميم البحري المتمثل في الاستقرار والنزاهة الهيكلية وحفظ المحطة والسلامة ، يجب مراعاة اعتبارات التصميم الخاصة لدعم التعدين تحت سطح البحر. وتشمل هذه الأدوات تسليم أدوات التعدين في قاع البحر ، والتعامل مع أنظمة الرفع والرفع ، ونزع نزيف البضائع وأنظمة المناولة. كما هو الحال مع منشآت النفط والغاز ، يجب تخطيط عمليات الهجر والاستعادة بسبب الظروف الجوية أو الظروف الأخرى بشكل صحيح وتصميمها في السفينة أو منصة الحفر.

بالنسبة للكثيرين ، تعد سفينة دعم الإنتاج Solwara 1 التي تم إنشاؤها وإطلاقها في حوض سفن فوجيان ماوي مثالاً يحتوى على جميع العناصر الرئيسية.

أدوات التعدين في قاع البحر
باستثناء نوع العقيدات من المعادن التي يمكن جمعها مباشرة ورفعها إلى وعاء الإنتاج ، ستكون هناك حاجة إلى العديد من أنواع مختلفة من أدوات التعدين في قاع البحر لإعداد المواد الملغومة في قاع البحر إلى الأحجام التي يمكن رفعها على نحو فعال إلى سفن الإنتاج. بالنسبة إلى مناجم الرسائل النصية القصيرة (SMS) ، تم تصميم نماذج أداة التعدين وعرضها بنجاح إلى حد ما. تم اختبار نماذج أخرى لأداة التعدين في قاع البحر بنجاح. تشتمل معظم التصميمات على زاحف من نوع ما باستخدام قاطعة أو رأس شفط اعتمادًا على المواد المستهدفة.

الناهضون وأنظمة الرفع.
لا يمكن التقليل من صعوبة نقل العديد من الأطنان في اليوم من الملاط الكثيف من أعماق 1000 متر أو أكثر. بالنسبة لمشاريع الرسائل النصية القصيرة التي قد لا يتجاوز عمقها 2000 متر ، يتم التفكير بشكل أساسي في صعود الفولاذ لتصميم الشد العلوي. بالنسبة لعقيدات التعدين في أعماق أكبر من 3000 متر ، فإن وزن الناهضين من الصلب يمثل مشكلة كبيرة ، لذلك يتم النظر في المواد البديلة. نظم الضخ التي تنطوي على مضخات الطرد المركزي هي أيضا مشكلة كبيرة لهذه مسافات الرفع. تم بناء مضخة تحت الماء بتصميم إيجابي للإزاحة بواسطة GE Subsea Systems لمشروع Solwara 1. تم بناء حلقة اختبار نظام رفع الهواء وأنظمة رفع الهواء الصغيرة واختبارها حتى الآن ولكن لم يتم تحجيمها في المياه العميقة للاختبار. اقترح آخرون تصميمات مبتكرة حقًا لا تتضمن مضخات أو مصاعد هوائية ، مثل نظام ناقل مستمر أو حتى أنظمة الحث المغناطيسي.

نزح المياه ومعالجة البضائع.

على الرغم من أن أدوات التعدين في قاع البحر أو تصميم المضخات تحت سطح البحر ليست جذابة ، إلا أنه يجب اعتبار أنه بمجرد وصول الملاط إلى وعاء أو وحدة دعم التعدين على السطح ، يجب إزالة المياه وإعادتها إلى نفس العمق تقريبًا من حيث تم استخراجها. وفي الوقت نفسه ، يجب تجفيف الخامات المتبقية وتخزينها حتى يمكن إرسالها إلى الشاطئ. لقد تم التفكير في كيفية تصميم أنظمة نزح المياه ومعالجة البضائع المستدامة بيئياً ، حيث تفكر معظم التصاميم في مزيج من التسوية وفصل الأعاصير والتجفيف الحراري. المياه المنتجة ، بسبب المحتوى الميكروبي والفرق في درجة الحرارة لا يمكن تصريفها على السطح. لذلك ، يجب أيضًا تصميم نظام من المضخات ووحدات خفض السرعة إلى قاع البحر القريب. من أجل أن تكون ناجحة ، فإن كمية الإنتاج من تعويم دعم التعدين الواحد يستلزم إنتاج ما لا يقل عن 1000-6000 طن من الخام المجفف يوميًا ؛ لذلك يبدو أن الاقتصاد يملي الحاجة لسفينة لشحن النقل إلى نوع مكوك من سفينة مناولة البضائع بينما سفينة التعدين لا تزال في المحطة. في هذا المجال ، قد تقدم صناعة التجريف دليلًا للحلول التقنية المشابهة.

أصحاب المصلحة

من المهم تحديد الدور الذي يلعبه كل صاحب مصلحة في التعدين تحت البحر على نطاق واسع.

أولا وقبل كل شيء هو المالك ، أو في المصطلحات ISA المقاول. هذه هي المنظمة المسؤولة بشكل مباشر عن تنفيذ تصميم وتشغيل أي تعهد. في كثير من الحالات ، يتم التفكير في المنظمات الوطنية لهذا الدور ، حيث تعتبر الكيانات التجارية مفرطة في المخاطرة ، أو تعاني من نقص التمويل. في حالة الصين ، هناك الشركات المملوكة للدولة (SOE) والتي تمولها بشكل جيد ، وتشارك بعمق في العديد من مشاريع التعدين المختلفة. في جميع أنحاء العالم ، هناك العديد من الجهات الفاعلة الحكومية والتجارية الأخرى في مراحل مختلفة من الاستعداد في خطط التعدين الخاصة بهم.

المنظمون - المنظمون هم السلطة الدولية لقاع البحار في المناطق الدولية ، وسلطات الدولة الساحلية في المناطق الاقتصادية الخالصة وكذلك سلطة دولة العلم لسفينة دعم التعدين. كل هذه ستفرض لوائح السلامة وحماية البيئة المحددة.
جمعيات التصنيف الدولية - تشبه إلى حد كبير الاتفاقيات الموضوعة لسلامة الأرواح في البحار (SOLAS) ومنع التلوث الناجم عن السفن (MARPOL) ، إن جمعيات التصنيف الدولي معترف بها من قبل الدول الموقعة على هذه الاتفاقيات وسلطات الدولة الساحلية باعتبارها مختصة لمراقبة الامتثال مع الاتفاقيات. أنشأت هذه المجتمعات نفسها في وضع جيد للتحقق من الامتثال كأطراف ثالثة بين المالكين والمنظمين. بالإضافة إلى ذلك ، يعد التصميم السليم والبناء والتركيب والمسح بعد إنشاء أنظمة التعدين تحت سطح البحر أمرًا حيويًا لضمان صحة وسلامة المشغلين فضلاً عن حماية البيئة البحرية. تحقيقًا لهذه الغاية ، تحتوي ABS على قواعد وإرشادات تساعد ليس فقط المالكين والمنظمين ، ولكن أيضًا المؤسسات المالية وشركات التأمين في تقييم ما إذا تم الوفاء بالمعايير والمحافظة عليها وفقًا لقواعد ABS والاتفاقيات الأخرى خلال دورة الحياة التشغيلية للمشروع.

عامة الناس
نظرًا لأن المحيطات تم تصنيفها على أنها تراث مشترك للبشرية ، يجب اعتبار أن جميع سكان الأرض هم أصحاب مصلحة في أي عملية تعدين بحرية تحت سطح البحر. لذلك ، يقع على عاتق جميع أصحاب المصلحة الآخرين ، المالك ، المنظمون ، والجمعيات الجماعية واجب ضمان إجراء التعدين تحت سطح البحر بطريقة تفي بمعايير السلامة وبطريقة مستدامة بيئيًا.

إن هدف التعدين المستدام للموارد المعدنية من قاع المحيط العميق يبدو دائمًا بعيد المنال. الآن ، لمجموعة من الأسباب ، وتهيئة بيئة تنظيمية مناسبة ، والتقدم في المواد والهندسة ، والطلب العالمي المتزايد على المعادن ، من المرجح أن يتذكر عام 2020 باعتباره العام الذي يعتبر أول تعدين بحري واسع النطاق في العالم. يبدأ المشروع. الأمر متروك الآن لأصحاب المصلحة في هذه الصناعة الجديدة لتنسيق وتنفيذ خطط مدروسة ومنفذة بشكل جيد ليست فقط قابلة للحياة من الناحية الاقتصادية ، ولكن أيضًا تلبي أو تتجاوز لوائح حماية البيئة. بصفتها الجمعية التصنيفية الخارجية الرائدة ، فإن ABS تقف على أهبة الاستعداد للعب دور مهم ، حيث تضمن حماية السلامة والبيئة في المقدمة. إذا تم تنفيذها بمسؤولية من قبل جميع أصحاب المصلحة ، فلا يوجد سبب لعدم وجود مستقبل مشرق لهذه الصناعة الجديدة.