{"id":39,"date":"2022-11-20T02:24:28","date_gmt":"2022-11-20T02:24:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/?p=39"},"modified":"2022-11-25T15:58:34","modified_gmt":"2022-11-25T15:58:34","slug":"sonne-expedition-so295-tracing-environmental-impacts-of-deep-sea-mining-auf-den-spuren-der-umweltauswirkungen-von-tiefseebergbau","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/2022\/11\/20\/sonne-expedition-so295-tracing-environmental-impacts-of-deep-sea-mining-auf-den-spuren-der-umweltauswirkungen-von-tiefseebergbau\/","title":{"rendered":"SONNE expedition SO295: tracing environmental impacts of deep-sea mining \/ Auf den Spuren der Umweltauswirkungen von Tiefseebergbau"},"content":{"rendered":"\n

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

Felix Janssen, HGF-MPG bridge group for Deep Sea Ecology and Technology at the Max Planck Institute in Bremen and the Alfred Wegener Institute in Bremerhaven, Germany<\/em><\/p>\n\n\n\n

Already some two weeks ago we arrived with research vessel SONNE in the first working area 11\u00b0 north of the equator and approx. 1500 kilometer off the west coast of Mexico. Separated by more than 4000 m of water we are just above one of the prime targets of possible future deep-sea mining: polymetallic nodule fields that are widespread on the deep seafloor in the Clarion Clipperton Zone (CCZ). The CCZ extends from our position up to Hawaii, an area almost half the size of Europe. The nodules, which grew to potato shape and size in millions of years, contain several valuable metals including nickel, cobalt, and copper. Technologically \u2013 and maybe also economically \u2013 harvesting seems to become feasible.<\/p>\n\n\n\n

Apart from technical complications a possible exploitation faces two difficulties: First, the nodules occur as one sole layer at the surface of the sediments and, hence, represent a two-dimensional resource. In comparison to land mining, vast areas have to be cleared of nodules for the same yield and the main disturbance happens at the uppermost part of the seafloor ecosystem where most organisms reside. Secondly, the deep-sea ecosystems and their sensitivity to external changes are much less understood in comparison to their terrestrial counterparts and detailed environmental consequences of industrial-scale mining are hard to predict, but very much long-lasting.<\/p>\n\n\n\n

Consequently, while interests of industry to tap into this resource are rising, marine environmental sciences increase efforts to get a thorough understanding of the organisms and processes in the area and their vulnerability before mining commences.<\/p>\n\n\n\n

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The Remotely Operated Vehicle (ROV) \u201cKiel 6000\u201d is being prepared in the harbor of Port Hueneme north of Los Angeles for deployments at the seafloor. This robot is essential for targeted sampling and manipulation of instruments that measure and perform experiments at the seafloor. Photo: Pedro Martinez<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

One and a half years ago the Belgian company DEME GSR was the first to test a caterpillar-tracked nodule collector pre-prototype in international waters \u2013 both in the Belgian and the German license area for polymetallic nodule exploration. While still not full size, the 4-m wide and 12-m long vehicle \u2018PATANIA II\u2019 collected the nodules by a water jet removing nodules and surface sediments from the seabed just the same way as the future, larger exploitation machinery is expected to do it. These tests offered our research team in the pan-European project \u2018MiningImpact\u2018 the opportunity to carry out an independent scientific assessment of the impacts and the environmental consequences connected to nodule mining.<\/p>\n\n\n\n

One and a half year ago, many of us have been on a scientific expedition that took place in parallel to GSR\u2019s collector test to carry out independent observations of the physical disturbance and its immediate effects. In addition to the loss of nodules from the \u2018PATANIA II\u2019 test tracks we could observe that large areas surrounding the test site got covered by sediments. These were suspended by the collector, dispersed in the bottom water in form of a plume, and settled gradually away from the source on the seabed. As we had to leave the area shortly after the end of the test, we could only look at immediate ecosystem consequences.<\/p>\n\n\n\n

Back in the region we are now keen to see longer-term effects. How did communities of seafloor organisms change? Did organisms survive the direct impact by the collector or were able to re-colonize the nodule-free disturbance tracks? How does the resettlement of blanketing layers in the surrounding areas affect the fauna dwelling in and on the seafloor? Is there a threshold in blanketing layer thickness where effects become negligible?<\/p>\n\n\n\n

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The sample of a box corer gives an impression of how densely packed the polymetallic nodules typically occur at the seafloor (box area is 50 cm x 50 cm).  The nodules provide habitat for organisms that need hard substrates to grow on. Photo: Pedro Martinez<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

While we were of course curious to see conditions in the sites affected by the collector test, we first needed to be patient. We started investigations in a reference area that we also visited in 2019 and that was selected to serve for comparison with the area that has been disturbed by the collector for our recent investigations as well as for post-impact studies to come. Understanding baseline conditions in pristine areas and how these vary with time is crucial to separate impact-related changes from natural variability and possible trends that may occur independently of the disturbance related to nodule removal.<\/p>\n\n\n\n

During this first part of the expedition, the scientific workflow on board was established. Different teams of scientists, engineers, and technicians on board with diverse tasks and methods have to coordinate the sequence of stations, sharing of instruments, and samples. However, as we have a long-standing collaboration and generally work towards the same aim it did not take long at all to get going. Also some technical hick-ups could be solved along the way and we are now enthusiastic to sample and investigate the areas that were affected by the collector test.<\/p>\n\n\n\n

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The Multiple Corer is one of our work horses, sampling 20 approx. 10-cm wide sediment cores in one deployment. Analyses performed by the different groups target biogeochemistry, small animals, microorganisms, as well as physical properties. Photo: Nils Maschmann<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

In the next several weeks members of the scientific party will introduce their respective focus areas and instrument and will report on their impressions from life on board. We would be pleased if you would follow us (and bear with us if work on board gets intense and contributions get out delayed \u2013 just as this one\u2026).<\/p>\n\n\n\n

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

SONNE Expedition SO295: auf den Spuren der Umweltauswirkungen von Tiefseebergbau<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Felix Janssen, HGF-MPG Br\u00fcckengruppe f\u00fcr Tiefsee-\u00d6kologie und -Technologie am Max-Planck-Institut in Bremen und Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, Deutschland<\/em><\/p>\n\n\n\n

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Ein malerischer Blick \u00fcber den Bug des Forschungsschiffes SONNE. Im Arbeitsgebiet angekommen, enthalten die Wolken manchmal auch ergiebigen Regen. Foto: Mirja Bardenhagen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vor nun bereits rund zwei Wochen sind wir mit dem Forschungsschiff SONNE im ersten Arbeitsgebiet 11\u00b0 n\u00f6rdlich des \u00c4quators und ca. 1500 Kilometer vor der Westk\u00fcste Mexikos angekommen. Getrennt durch eine mehr als 4000 Meter m\u00e4chtige Wassers\u00e4ule, befinden wir uns direkt \u00fcber einem der Hauptziele eines m\u00f6glichen zuk\u00fcnftigen Tiefseebergbaus: ausgedehnte Felder polymetallischer Knollen oder Manganknollen auf dem Tiefseeboden in der so genannten Clarion-Clipperton-Zone (CCZ). Die CCZ erstreckt sich von unserer momentanen Position bis Hawaii, ein Gebiet, das fast halb so gro\u00df ist, wie Europa. Die Knollen, die in Millionen von Jahren zu Kartoffelform und -gr\u00f6\u00dfe heranwuchsen, enthalten verschiedene wertvolle Metalle, darunter Nickel, Kobalt und Kupfer. Technologisch – und vielleicht auch wirtschaftlich – scheint ein Abbau machbar zu sein.<\/p>\n\n\n\n

Abgesehen von technischen Herausforderungen steht eine m\u00f6gliche Ausbeutung vor zwei Schwierigkeiten: Erstens kommen die Knollen nur als d\u00fcnne Schicht an der Oberfl\u00e4che der Sedimente vor und stellen somit eine so genannte zweidimensionale Ressource dar. Im Vergleich zum Landbergbau m\u00fcssen f\u00fcr die gleiche Ausbeute riesige Fl\u00e4chen von den Knollen befreit werden. Dabei findet die Hauptst\u00f6rung im obersten Teil des \u00d6kosystems des Meeresbodens statt, wo sich die meisten Organismen aufhalten. Zweitens sind die \u00d6kosysteme der Tiefsee und ihre Empfindlichkeit gegen\u00fcber Ver\u00e4nderungen im Vergleich zu den terrestrischen \u00d6kosystemen viel weniger erforscht, und die Umweltfolgen des industriellen Bergbaus sind schwer vorherzusagen, aber lang andauernd.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4hrend das Interesse der Industrie an der Erschlie\u00dfung dieser Ressource zunimmt, bem\u00fchen sich die marinen Umweltwissenschaften daher verst\u00e4rkt darum, ein gr\u00fcndliches Verst\u00e4ndnis der Organismen und Prozesse in diesem Gebiet und ihrer Sensitivit\u00e4t gegen\u00fcber St\u00f6rungen zu erlangen. Wenn m\u00f6glich, bevor folgenschwere Entscheidungen \u00fcber einen Abbau getroffen werden.<\/p>\n\n\n\n

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Das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug (ROV) \u201eKiel 6000\u201c wird im Hafen von Port Hueneme n\u00f6rdlich von Los Angeles f\u00fcr den Einsatz am Meeresboden vorbereitet. Der Roboter erlaubt uns zielgenaue Probennahmen und die Arbeit mit Ger\u00e4ten, die Messungen und Experimente am Meeresboden durchf\u00fchren. Foto: Pedro Martinez<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vor eineinhalb Jahren f\u00fchrte das belgische Unternehmen DEME GSR den ersten Test eines von Raupenantrieben bewegten Knollenkollektors in internationalen Gew\u00e4ssern durch – sowohl im belgischen als auch im deutschen Explorations-Lizenzgebiet. Das 4 m breite und 12 m lange Fahrzeug ‘PATANIA II’ sammelte die Knollen mit Hilfe eines Wasserstrahls ein. Dabei wurden die Knollen zusammen mit den Oberfl\u00e4chensedimenten vom Meeresboden entfernt, auf die gleiche Weise, wie es auch f\u00fcr k\u00fcnftige, gr\u00f6\u00dferen F\u00f6rdermaschinen erwartet wird. Diese Tests boten unserem Forschungsteam im Rahmen des paneurop\u00e4ischen Projekts \u2018MiningImpact\u2019 die M\u00f6glichkeit, eine unabh\u00e4ngige wissenschaftliche Bewertung der mit einem Knollenabbau verbundenen Auswirkungen und Umweltfolgen vorzunehmen.<\/p>\n\n\n\n

Vor eineinhalb Jahren haben viele von uns an einer Expedition teilgenommen, die parallel zum Kollektortest stattfand, um die physikalischen St\u00f6rungen und ihre unmittelbaren Auswirkungen unabh\u00e4ngig zu beobachten. Neben dem Verlust von Knollen auf den Teststrecken von \u2018PATANIA II\u2019 konnten wir beobachten, dass gro\u00dfe Fl\u00e4chen rund um das Testgel\u00e4nde mit Sedimenten bedeckt wurden. Diese wurden vom Kollektor aufgewirbelt, verteilten sich im bodennahen Wasser als Sedimentwolke und setzten sich nach und nach in der Umgebung ab. Da wir das Gebiet kurz nach Beendigung des Tests verlassen mussten, konnten wir nur die unmittelbaren Folgen f\u00fcr das \u00d6kosystem betrachten.<\/p>\n\n\n\n

Zur\u00fcck vor Ort, sind wir nun an den l\u00e4ngerfristigen Auswirkungen interessiert. Wie haben sich die Gemeinschaften der Meeresbodenorganismen ver\u00e4ndert? Haben die Organismen die direkte Einwirkung des Kollektors \u00fcberlebt oder konnten sie die knollenfreien St\u00f6rungsspuren neu besiedeln? Wie wirkt sich die Abdeckung mit aufgewirbelten Sedimenten in den umliegenden Gebieten auf die im und am Meeresboden lebende Fauna aus? K\u00f6nnen wir einen Schwellenwert f\u00fcr die Dicke des abgelagerten Materials bestimmen, unterhalb dessen die Auswirkungen vernachl\u00e4ssigbar werden?<\/p>\n\n\n\n

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Die Probe eines Kastengreifers gibt einen Eindruck davon, wie dicht die Manganknollen am Meeresboden liegen k\u00f6nnen (die Grundfl\u00e4che des Kastens betr\u00e4gt 50 cm x 50 cm). Sie bieten reichlich Lebensraum f\u00fcr Tiere, die festen Untergrund brauchen. Foto: Pedro Martinez<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Nat\u00fcrlich waren wir neugierig auf die Bedingungen in den vom Kollektortest betroffenen Gebieten, mussten uns aber zun\u00e4chst in Geduld \u00fcben. Wir begannen mit Untersuchungen in einem Referenzgebiet, das wir bereits 2019 beprobt hatten. Dieses wurde f\u00fcr einen Vergleich mit dem Gebiet, das durch den Kollektor gest\u00f6rt wurde ausgew\u00e4hlt \u2013 sowohl f\u00fcr unsere aktuellen Untersuchungen als auch f\u00fcr k\u00fcnftige Folgeuntersuchungen. Das Verst\u00e4ndnis der nat\u00fcrlichen Bedingungen in unber\u00fchrten Gebieten und ihrer Variabilit\u00e4t zu verschiedenen Zeiten ist entscheidend, um durch einen Tiefseebergbau verursachte Ver\u00e4nderungen von nat\u00fcrlichen Schwankungen und Trends zu unterscheiden, die unabh\u00e4ngig von der St\u00f6rung durch die Knollenentnahme auftreten k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4hrend dieses ersten Teils der Expedition wurde der wissenschaftliche Arbeitsablauf an Bord etabliert. Verschiedene Teams von Wissenschaftlern und Technikern an Bord mit unterschiedlichen Aufgaben und Methoden m\u00fcssen die Abfolge der Stationen, die gemeinsame Nutzung von Instrumenten und die Aufteilung der Proben koordinieren. Da wir seit langem zusammenarbeiten und alle ein gemeinsames Ziel verfolgen, hat sich alles nach k\u00fcrzester Zeit eingespielt. Auch einige technische Startschwierigkeiten konnten gleich in den ersten Tagen gel\u00f6st werden. Mittlerweile sind wir bereits eifrig dabei, die Gebiete zu beproben und zu untersuchen, die vom Kollektorversuch betroffen waren.<\/p>\n\n\n\n

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Der Multicorer ist eins unserer Arbeitstiere und nimmt bei jedem Einsatz 20 Sedimentkerne mit ca. 10cm Durchmesser. Die Analysen der unterschiedlichen Gruppen an Bord betrachten Biogeochemie, kleine Tiere, Mikroorganismen, und physikalische Sedimenteigenschaften. Foto: Nils Maschmann<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

In den n\u00e4chsten Wochen werden die Mitglieder der wissenschaftlichen Teams an Bord die jeweiligen Schwerpunkte ihrer Arbeit und ihre Methoden und Ger\u00e4te vorstellen und \u00fcber ihre Eindr\u00fccke vom Leben an Bord berichten. Wir freuen uns, wenn Sie Lust haben, auf diese Weise der Expedition zu folgen (und bitten Sie schon jetzt um Geduld, wenn die Arbeit an Bord intensiv ist und Beitr\u00e4ge versp\u00e4tet erscheinen – so wie dieser hier…).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Deutsche Version siehe unten Felix Janssen, HGF-MPG bridge group for Deep Sea Ecology and Technology at the Max Planck Institute in Bremen and the Alfred Wegener Institute in Bremerhaven, Germany Already some two weeks ago we arrived with research vessel SONNE in the first working area 11\u00b0 north of the equator and approx. 1500 kilometer […]<\/p>\n","protected":false},"author":240,"featured_media":42,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[9],"tags":[],"class_list":["post-39","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-at-sea"],"geo":{"latitude":11.540307,"longitude":-117.0703125,"description":null},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/39","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=39"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/39\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":70,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/39\/revisions\/70"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/media\/42"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=39"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=39"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.oceanblogs.org\/SO295-MiningImpact\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=39"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}