{"id":151,"date":"2022-12-14T23:17:36","date_gmt":"2022-12-14T23:17:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/?p=151"},"modified":"2022-12-15T07:37:41","modified_gmt":"2022-12-15T07:37:41","slug":"pioneering-nodule-mining-some-words-on-gsr-and-on-what-we-are-doing","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/2022\/12\/14\/pioneering-nodule-mining-some-words-on-gsr-and-on-what-we-are-doing\/","title":{"rendered":"Pioneering nodule mining: Some words on GSR and on what we are doing"},"content":{"rendered":"\n

Deutsche Version siehe unten<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Francois Charlet, Global Sea Mineral Resources, Belgium<\/em><\/p>\n\n\n\n

The transition to clean energy technology, the growing population and urbanization are requiring specific metals such as nickel, cobalt, manganese, and copper. Polymetallic nodules contain these metals in a significant quantity.<\/p>\n\n\n\n

Intuitively, going to the deep seafloor for these metals could make a lot of sense from an environmental and social responsibility standpoint.  Even so, a detailed and independent scientific study must be carried out to evaluate the impacts on the deep-sea environment. <\/p>\n\n\n\n

For this reason, Global Sea Mineral Resources (GSR \u2013 part of the DEME Group) has been collaborating with the European research Project MiningImpact<\/em> since 2018, to jointly contribute to the understanding of the environmental effects of collecting such mineral resources from the seafloor.<\/p>\n\n\n\n

For the second time, I am joining a cruise with scientists from the MiningImpact consortium as GSR representative \u2013 this time on board the German research vessel SONNE.  After studying marine geology and sedimentology at the University of Lille in France and receiving a master’s degree in sediment dynamics in 2001, I began my professional life at Ghent University in Belgium as a research assistant at the Renard Center of Marine Geology (RCMG). During this time, I studied paleoclimatology through geophysical seismic data of marine and lacustrine sediment deposits in Chile (Lake District), Russia (Lake Baikal) and Africa (Lake Challa). <\/p>\n\n\n\n

In 2005, I joined the DEME-Group as a marine geologist, and worked worldwide, mainly on soil investigations dedicated to dredging and environmental remediation projects. In 2013, I moved on to GSR as Exploration Manager. My duties are to lead exploration and research expeditions at sea as part of the 15-year exploration contract that GSR has signed with the International Seabed Authority (ISA) for the study of polymetallic nodules in the Clarion-Clipperton Zone (CCZ). Up to now, I have led 5 successful offshore campaigns dedicated to resource assessment and environmental baseline studies, both in the CCZ and in the Cook Islands Exclusive Economic Zone (CI EEZ). Further, I have participated in three other offshore expeditions dedicated to the testing of deep-sea technology and environmental monitoring. <\/p>\n\n\n\n

As during the last expedition, it\u2019s very interesting for me to see the wide range of scientific studies being carried out by the MiningImpact team. And there is always plenty of opportunities for me to actively contribute to the work. This time I am mainly involved with the box corer sampling and with geomechanical measurements in sediment cores in the laboratory. To provide some background to the work being carried out during this expedition, I collected some information on what has been done and achieved so far with a focus on GSR activities.<\/p>\n\n\n\n

From April to mid-May 2021, GSR successfully tested a pre-prototype nodule collector named Patania II at commercial driving speeds and nodule pick-up rates. The trial took place in the GSR (Belgian-sponsored) and BGR (German-sponsored) contract areas of the Clarion-Clipperton Zone (NE Pacific Ocean). Simultaneously, the MiningImpact scientists independently monitored GSR\u2019s collector technology trial from a separate vessel, chartered by the German Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR). The \u201cMANGAN2021\u201d campaign was focused on the monitoring of the mid to far-field sediment plume by deploying a complete set of sensors (ADCPs, landers, oxygen profilers, turbidity meters\u2026) and marine vehicles (ROV, AUV) around the test mining area. Furthermore, immediate environmental effects of the removal of nodules and the deposition of plume material were studied.<\/p>\n\n\n\n

Meanwhile, the monitoring conducted on board the GSR vessel was performed in collaboration with the Massachusetts Institute of Technology (MIT) and the University of Ghent (MarBiol). The scientists used acoustic sensors (Acoustic Doppler Current Profilers – ADCPs), turbidity meters, and a particle settlement camera) and collected water samples to evaluate the plume of re-suspended sediment in the near-field environment of the pre-prototype vehicle. These devices were mounted on the seafloor nodule collector to take the closest measurements. Oceanographic moorings with ADCPs and turbidity meters were also deployed to investigate the physical characteristics (concentration, grain-size, speed, altitude, etc.) of the medium-field sediment plume. <\/p>\n\n\n\n

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GSR’s pre-prototype nodule collector Patania II during deployment from the M\/V Normand Energy. Photo: GSR<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

For the GSR trial area, 171 x 50m-long lanes have been completed along 3 strips (55 lanes on strip 1, 31 lanes on strip 2 and 85 lanes on strip 3) in 40 hours (19-21 April). The total mined surface cleared from nodules is estimated at 30,899 square-meters. The track length driven was ~8,550m (8.5 km) and the total track length driven for all 4 Mining Strips (Mined Area + Lightbulb turns) was 21,375 m (21 km). <\/p>\n\n\n\n

The second nodule collection trial (8-9 May), performed in the BGR contract area during a period of 24 hours, was also successfully achieved. Patania II was able to perform 118 lines of 50m-long along one single strip. With a collector width of 4m-wide, the total mined surface area is evaluated to 23,600 square-meters, for a total track length driven of 5,900m (5.9km). <\/p>\n\n\n\n

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Photo taken by the front camera of Patania II before the mining test. It shows a top view of the hydraulic collector head and the seabed at 4450m depth that is covered with polymetallic nodules. Photo: GSR<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

The MIT environmental monitoring, during and immediately after the 2021 trial in the GSR contract area, showed that 3 to 8 cm of sediment had been removed from the seafloor along with the nodules and the initial form of the sediment plume was a low-lying turbidity current. Researchers from MIT found that for the test areas studied, 92-98% of the sediment was deposited locally or was in suspension below 2 m altitude, with suspended sediment concentrations on the order of a few milligrams per liter. <\/p>\n\n\n\n

The current SO295 offshore campaign will provide new information on ecosystem effects of potential future mining. By employing state-of-the-art scientific equipment, researchers shall be able to better determine the spread of the sediment plume and how it resettles. They will also be able to assess medium-term effects of nodule removal and coverage with plume material on biodiversity across different faunal classes as well as benthic processes. <\/p>\n\n\n\n

Environmental monitoring is a key component of GSR\u2019s development program, ensuring the effects of its activities are understood, can be accurately predicted and lead to the development of appropriate environmental management strategies. <\/p>\n\n\n\n

GSR acknowledges that before polymetallic nodule collection can occur at a commercial scale, it needs to be demonstrated that such activities can be managed to ensure the effective protection of the marine environment. The trial and ongoing studies will serve as a foundation for reliable modelling of commercial operations and will inform the next phase of engineering development as well as environmental management.<\/p>\n\n\n\n

Deutsche Version<\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n

Manganknollenabbau-Pioniere: Ein paar Worte zu GSR und zu unserer Arbeit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Francois Charlet, Global Sea Mineral Resources, Belgien<\/em><\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr die Energiewende, die wachsende Weltbev\u00f6lkerung und die Urbanisierung werden verschiedene Metalle, wie Nickel, Kobalt, Mangan und Kupfer, ben\u00f6tigt. Manganknollen (oder genauer: polymetallische Knollen) enthalten diese Metalle in erheblicher Menge.<\/p>\n\n\n\n

Intuitiv betrachtet k\u00f6nnte ein Abbau von Metallen in der Tiefsee aus \u00f6kologischer und sozialer Sicht sinnvoll sein. Daher m\u00fcssen detaillierte und unabh\u00e4ngige wissenschaftliche Studien durchgef\u00fchrt werden, um die Auswirkungen auf die Tiefseeumwelt zu bewerten. <\/p>\n\n\n\n

Aus diesem Grund arbeitet Global Sea Mineral Resources (GSR – Teil der DEME-Gruppe) seit 2018 mit dem europ\u00e4ischen Forschungsprojekt MiningImpact zusammen, um gemeinsam zum Verst\u00e4ndnis der Umweltauswirkungen der Gewinnung solcher Bodensch\u00e4tze vom Meeresboden beizutragen.<\/p>\n\n\n\n

Zum zweiten Mal nehme ich als GSR-Vertreter an einer Fahrt mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des MiningImapct-Konsortiums teil – dieses Mal an Bord des deutschen Forschungsschiffs SONNE.  Nach meinem Studium der Meeresgeologie und Sedimentologie an der Universit\u00e4t Lille in Frankreich, das ich 2001 mit einem Master in Sedimentdynamik abgeschlossen habe, begann ich meine berufliche Laufbahn an der Universit\u00e4t Gent in Belgien als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Renard Center f\u00fcr Marine Geologie (RCMG). In dieser Zeit untersuchte ich die Pal\u00e4oklimatologie von marinen und lakustrinen Sedimentablagerungen anhand geophysikalischer seismischer Daten in Chile (Lake District), Russland (Baikalsee) und Afrika (Challa-See). <\/p>\n\n\n\n

Im Jahr 2005 trat ich der DEME-Gruppe als Meeresgeologe bei und arbeitete seitdem weltweit, haupts\u00e4chlich an Bodenuntersuchungen f\u00fcr Dredging- und Umweltsanierungsprojekte. Im Jahr 2013 bin ich als Explorationsleiter zu GSR gewechselt. Meine Aufgabe ist die Leitung von Explorations-Expeditionen auf See im Rahmen des 15-j\u00e4hrigen Explorationsvertrags, den GSR mit der Internationalen Meeresbodenbeh\u00f6rde (ISA) f\u00fcr die Untersuchung von polymetallischen Knollen in der Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) abgeschlossen hat. Bislang habe ich f\u00fcnf erfolgreiche Offshore-Kampagnen zur Ressourcenerkundung und zur Durchf\u00fchrung von Umweltstudien sowohl in der CCZ als auch in der Ausschlie\u00dflichen Wirtschaftszone der Cookinseln geleitet. Dar\u00fcber hinaus habe ich an drei weiteren Offshore-Expeditionen teilgenommen, die der Erprobung von Tiefseetechnologie und der Umwelt\u00fcberwachung gewidmet waren. <\/p>\n\n\n\n

Wie schon bei der letzten Expedition, ist es f\u00fcr mich wieder sehr interessant, das breite Spektrum an wissenschaftlichen Studien zu sehen, die vom MiningImpact-Team durchgef\u00fchrt werden. Und es gibt immer viele M\u00f6glichkeiten f\u00fcr mich, mich aktiv an der Arbeit zu beteiligen. Diesmal bin ich haupts\u00e4chlich an der Probennahme mit dem Kastengreifer und an geomechanischen Messungen an Sedimentkernen im Labor beteiligt. Um ein wenig Hintergrundwissen \u00fcber die Arbeiten w\u00e4hrend dieser Expedition zu vermitteln, habe ich einige Informationen \u00fcber die bisherigen Arbeiten und Ergebnisse zusammengestellt, wobei der Schwerpunkt auf den GSR-Aktivit\u00e4ten liegt.<\/p>\n\n\n\n

Von April bis Mitte Mai 2021 testete GSR erfolgreich einen Prototyp eines Knollensammlers mit dem Namen Patania II mit kommerziellen Fahrgeschwindigkeiten und Knollenaufnahmeraten. Der Versuch fand in den Explorationsgebieten von GSR (unter belgischem Sponsoring) und BGR (unter deutschem Sponsoring) in der Clarion-Clipperton-Zone im Nordostpazifik statt. Gleichzeitig untersuchten die Wissenschaftler des MiningImpact-Projekts den Kollektortechnologie-Test von GSR von einem separaten Schiff aus, das von der Bundesanstalt f\u00fcr Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) gechartert wurde. Die “MANGAN2021”-Kampagne konzentrierte sich auf die \u00dcberwachung der vom Fahrzeug erzeugten Sedimentwolke in mittlerer bis weiter Distanz, indem ein Netzwerk von Sensoren (ADCPs, Lander, Sauerstoffprofiler, Tr\u00fcbungsmesser…) und Meeresfahrzeugen (ROV, AUV) um das Testabbaugebiet herum eingesetzt wurde. Dar\u00fcber hinaus wurden die unmittelbaren Umweltauswirkungen des Manganknollenabbaus und der Ablagerung von Material aus der Sedimentwolke untersucht.<\/p>\n\n\n\n

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Die von GSR gecharterte M\/V Normand Energy (im Vordergrund) f\u00fcr den Test von Patania II, einem Fahrzeug-Prototypen f\u00fcr den Tiefseebergbau<\/em>, und die von der BGR gecharterte M\/V Island Pride (im Hintergrund) zur Untersuchung der Umweltauswirkungen der Tiefseebergbautests. Foto: GSR<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Das Monitoring des Tests von Bord des GSR-Schiffes wurde in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Universit\u00e4t Gent (MarBiol) durchgef\u00fchrt. Die Wissenschaftler setzten akustische Sensoren (Acoustic Doppler Current Profiler – ADCPs), Tr\u00fcbungsmesser und eine Kamera zur Beobachtung der Partikelsedimentation und sammelten Wasserproben, um die Wolke des aufgewirbelten Sediments in unmittelbarer Umgebung des Prototypenfahrzeugs zu bewerten. Diese Ger\u00e4te wurden direkt auf dem Knollenkollektor montiert. Ozeanographische Verankerungen mit ADCPs und Tr\u00fcbungsmessern wurden ebenfalls eingesetzt, um die physikalischen Eigenschaften (Konzentration, Korngr\u00f6\u00dfe, Geschwindigkeit, H\u00f6he usw.) der Sedimentwolke in mittlerer Distanz zu untersuchen. <\/p>\n\n\n\n

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Der Prototyp eines Knollenkollektors Patania II von GSR beim Ausbringen von der M\/V Normand Energy. Foto: GSR<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

F\u00fcr das GSR-Testgebiet wurden in 40 Stunden (19.-21. April) 171 x 50 m lange Bahnen auf drei Streifen (55 Bahnen auf dem ersten Streifen, 31 Bahnen auf dem zweiten und 85 Bahnen auf dem dritten Streifen) abgefahren. Die gesamte abgebaute Fl\u00e4che, auf der die Knollen entfernt wurden, wird auf 30.899 m\u00b2 gesch\u00e4tzt. Die gefahrene Streckenl\u00e4nge betrug ~8.550 m (8,5 km) und die gesamte gefahrene Streckenl\u00e4nge f\u00fcr alle vier Abbaustreifen (Abbaugebiet + Kehren) betrug 21.375 m (21 km). <\/p>\n\n\n\n

Der zweite Test (8.-9. Mai), der im BGR-Explorationsgebiet \u00fcber einen Zeitraum von 24 Stunden durchgef\u00fchrt wurde, war ebenfalls erfolgreich. Patania II war in der Lage, 118 Reihen von 50 m L\u00e4nge entlang eines einzigen Streifens abzufahren. Bei einer Gesamtstreckenl\u00e4nge von 5.900 m (5,9 km) und einer Kollektorbreite von 4 m wird die gesamte abgebaute Fl\u00e4che auf 23.600 m\u00b2 gesch\u00e4tzt. <\/p>\n\n\n\n

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Von der Frontkamera von Patania II aufgenommenes Foto vor dem Abbautest. Es zeigt eine Draufsicht auf den hydraulischen Kollektorkopf und den Meeresboden in 4450 m Tiefe, der mit polymetallischen Knollen bedeckt ist. Foto: GSR<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Untersuchungen des MIT w\u00e4hrend und unmittelbar nach dem Test im Jahr 2021 im GSR-Vertragsgebiet haben gezeigt, dass zusammen mit den Knollen 3 bis 8 cm Sediment vom Meeresboden entfernt wurden und die Sedimentwolke zun\u00e4chst die Form einer Tr\u00fcbestr\u00f6mung in Bodenn\u00e4he hatte. Forscher des MIT fanden heraus, dass in den untersuchten Testgebieten 92-98 % des Sediments lokal abgelagert wurde oder unterhalb von 2 m H\u00f6he in Suspension war, wobei die Konzentration der suspendierten Sedimente in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von einigen Milligramm pro Liter lag. <\/p>\n\n\n\n

Die aktuelle SO295-Expedition wird neue Informationen \u00fcber die Auswirkungen eines m\u00f6glichen k\u00fcnftigen Bergbaus auf das \u00d6kosystem liefern. Durch den Einsatz modernster wissenschaftlicher Ausr\u00fcstung werden die Forscher in der Lage sein, die Ausbreitung der Sedimentwolke und die Ablagerung des suspendierten Materials besser zu bestimmen. Daneben werden Erkenntnisse erwartet, die \u00fcber die mittelfristigen Umweltauswirkungen der Entfernung von Knollen und der Bedeckung mit Material aus der Sedimentwolke Auskunft geben. Dabei werden u.a. die Konsequenzen f\u00fcr die biologische Vielfalt in verschiedenen Tierklassen sowie auf benthische Prozesse bewertet. <\/p>\n\n\n\n

Die Umwelt\u00fcberwachung ist ein Schl\u00fcsselelement der GSR Aktivit\u00e4ten. So wird sichergestellt, dass die Auswirkungen verstanden werden, genau vorhergesagt werden k\u00f6nnen und zur Entwicklung geeigneter Umweltmanagementstrategien genutzt werden. <\/p>\n\n\n\n

GSR ist sich dar\u00fcber im Klaren, dass vor einer kommerziellen Gewinnung von Manganknollen der Nachweis erbracht werden muss, dass derartige Aktivit\u00e4ten so gesteuert werden k\u00f6nnen, dass ein wirksamer Schutz der Meeresumwelt gew\u00e4hrleistet ist. Der Test und die laufenden Studien werden als Grundlage f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige Modellierung eines kommerziellen Abbaus dienen und Informationen f\u00fcr die n\u00e4chste Phase der technischen Entwicklung sowie f\u00fcr das Umweltmanagement liefern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Deutsche Version siehe unten Francois Charlet, Global Sea Mineral Resources, Belgium The transition to clean energy technology, the growing population and urbanization are requiring specific metals such as nickel, cobalt, manganese, and copper. Polymetallic nodules contain these metals in a significant quantity. Intuitively, going to the deep seafloor for these metals could make a lot […]<\/p>\n","protected":false},"author":240,"featured_media":155,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[9],"tags":[],"class_list":["post-151","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-at-sea"],"geo":{"latitude":14.1189699,"longitude":-125.8759232,"description":null},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/151","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/users\/240"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=151"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/151\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":161,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/151\/revisions\/161"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/media\/155"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=151"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=151"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=151"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}