Podmorskie (nie)wiadome głębinowej eksploatacji


23-01-2022 15:21:21

Tajemnice sezamu Neptuna zawsze kusiły śmiałków w różnych stronach świata. Wyruszali oni – i czynią tak nadal – na poszukiwania złotych florenów czy dukatów z zatopionych pirackich karawel. Dla polityków i biznesmenów romantyka morskich wypraw doprawdy nie ma żadnego znaczenia. Jednak umacnia się wśród nich przekonanie, że pozyskanie niezbędnych dla gospodarki pierwiastków ze złóż zalegających pod dnem może stać się – wcześniej niż później – koniecznością.

Wbrew opinii działaczy organizacji ekologicznych o nadmiernej penetracji mórz i oceanów, nieprzestrzeganiu limitów połowowych i karygodnym zanieczyszczeniu wód możemy spodziewać się jeszcze intensywniejszej niż obecnie eksploatacji wodnych zasobów. W tym wypadku nie rybołówstwo będzie jednak absorbować uwagę opinii publicznej w niedalekiej przyszłości. Światowy przemysł coraz bardziej odczuwa trudności z pozyskiwaniem tzw. pierwiastków ziem rzadkich. A potencjał surowcowy, jaki kryje Wszechocean, może być tak duży, że jego wartość szacowana jest nie na miliardy, lecz biliony euro.

Wyjątkowo nieprzyjazne warunki panujące na dnie oceanicznym stawiają przed prekursorami głębinowego wydobycia specyficzne, odmienne od górnictwa lądowego wyzwania, zarówno pod względem technicznym, środowiskowym, jak i prawnym.

Jednak górnictwo morskie ma chyba większą szansę na urzeczywistnienie, niż górnictwo kosmiczne. O tym ostatnim wszyscy już zdążyliśmy zapomnieć, choć koncepcja znana pod angielska nazwą asteroid mining formułowana była już u zarania prób podboju Kosmosu przez człowieka. Tego losu chyba na pewno nie podzieli górnictwo morskie. Nurtuje nas zatem odpowiedź na pytanie: czy szybko rosnący w XXI stuleciu popyt na kluczowe dla gospodarki pierwiastków, które zyskały sobie miano strategicznych, nie wywoła już niebawem „morskiej gorączki złota”?

Banalna ropa

Historia eksploatacji morskiego dna jest też nader krótka, pomimo tego jednak do wydobywania ropy z dna morskiego zdążyliśmy się już na dobre przyzwyczaić. Jednym ze światowych prekursorów tejże eksploatacji był Polak Witold Zglenicki, który m.in. odkrył bogate złoża naftowe w Morzu Kaspijskim, udoskonalil projekt platformy wiertniczej w akwenach wodnych, opracował przyrząd do pomiaru krzywizny szybów.1

Nie można nie odnotować także i innych surowców wydobywanych z dna morskiego. Jest to stosunkowo już dość duża lista, na której znajdują się piaski tytanonośne i cynkonośne, surowce skalne (kruszywo i iły), fosforyty i oczywiście sól kamienna. Na ogół nie mają one tak istotnego znaczenie strategicznego dla gospodarki, ale ich eksploatacja jest rentowna. Surowce te pozyskiwane są jedynie w strefie przybrzeżnej.

Terminy różne – cel jeden

Czytelników może zdziwić, iż dyscyplina techniczna, mająca swoje korzenie przemysłowe w końcu XIX, a swój okres współczesnych systematycznych naukowych badań już od ponad pół wieku, w fachowej literaturze nie posługuje się jedną ustaloną i wszystkich obowiązującą nazwą na eksplorację i eksploatację kopalin z obszaru mórz i oceanów. Używane są różne terminy offshore mining – wydobycie na morzu, sea-bed mining – górnictwo dna morskiego; deep-sea mining – górnictwo głębinowe; blue mining – niebieskie górnictwo.

Określeniem, które ma szansę przyjąć się powszechnie w świecie, zdaje się być blue mining. Właśnie nazwę Blue Mining Consortium nosiła grupa, w której skład wchodziły przedsiębiorstwa, uniwersytety i instytuty badawcze, zajmujące się, w ramach VII Programu Ramowego UE w l. 2014–2018, badaniem dna morskiego w celu znalezienia zasobów surowców mineralnych, oceny ich wartości ekonomicznej oraz opracowania technologii ich wydobycia.

Akademia Morska w Szczecinie na Wydziale Nawigacji proponuje maturzystom inżynierskie studia I stopnia na wydziale nawigacji o specjalizacji pn. górnictwo morskie i jak zaznacza: Wybór specjalności dokonywany będzie w semestrze wskazanym przez dziekana. Dziekan określa i podaje do wiadomości, które z oferowanych specjalności będą uruchomione w danym roku akademickim. Na drugim roku studiów (w semestrze IV) przyszły inżynier o specjalności – eksploatacja jednostek pływających offshore ma w programie nauczania zajęcia pn. „Morski przemysł badawczo-wydobywczy” oraz „Podstawy hydrografii i geofizyki” i te same przedmioty na trzecim roku studiów (semestr VI) oraz na czwartym roku (semestr VIII) zajęcia z przedmiotu „Prace podwodne”. Natomiast studiujący w AM na kierunku nawigacja – specjalność górnictwo morskie, ma w programie studiów – oprócz licznych innych wykładów i ćwiczeń – na drugim roku następujące przedmioty ściśle związane ze swoją specjalnością: „Technologie eksploatacji podwodnej” oraz „Zarys geologii i zasoby mineralne oceanów”, a na trzecim roku przedmiot „Technologie wierceń”.

Paradoks prognoz

Przeświadczenie o tym, że lądowe złoża kopalne wystarczą nam jeszcze na bardzo wiele dziesięcioleci pomimo ich intensywnej eksploatacji, do niedawna usprawiedliwiało politykę ekstensywnej gospodarki zasobami. Paradoksalnie to przekonanie umocniło się w świadomości polityków za sprawą pesymistycznej prognozy naukowców z Klubu Rzymskiego, że do końca XX w. miały się definitywnie wyczerpać m.in. światowe zapasy ropy. Co jak wiemy – na szczęście – nie sprawdziło się. Zapominamy jednak, że faktycznemu zmniejszeniu ilości wydobycia ropy naftowej i gazu na lądzie towarzyszy zwiększone wydobycia tychże paliw z dnia morskiego. W ten sposób zmniejszenie wydobycia na lądzie rekompensowane jest przez eksploatację złóż morskich. Dzisiaj 30% światowej produkcji paliw płynnych i 15% paliw gazowych pochodzi już z odwiertów wykonanych na morzu. I należy odnotować tu stałą tendencję wzrostową.

Za wciąż jednak bardzo niski udział surowców mineralnych wydobywanych z głębi oceanów – zdaniem prof. Stanisława Wołkowicza z Państwowego Instytutu Geologicznego i Andrzeja Paulo z Akademii Górniczo Hutniczej – odpowiada kilka powiązanych ze sobą czynników. Późne zainteresowanie złożami morskimi było następstwem słabego rozpoznania geologicznego tych obszarów. I choć badania zwłaszcza w ostatnich dziesięcioleciach postępują coraz szybciej, w dalszym ciągu obszar nierozpoznany jest dość znaczny. Wszechocean ma powierzchnię 361 mln km 2, co stanowi 71,3% powierzchni Ziemi. I pomimo że wody oceanów i mórz zajmują trzy czwarte powierzchni globu, morskie złoża surowców kopalnych eksploatowane są na bardzo niewielkim, aby nie rzec “mikroskopijnym obszarze”. A ich wydobycie dotyczy płytkiej strefy przybrzeżnej i odbywa się najczęściej w granicach tzw. szelfów kontynentalnych.

Dylematy rozpoznania

Trudności, na jakie napotyka geologia morza, związane są z specyficznymi warunkami, w jakich prowadzone są badania. W geologii morskiej rzadko korzysta się z klasycznych metod stosowanych na lądzie. I należy pamiętać, że pole obserwacji płetwonurka czy specjalnego pojazdu podwodnego ograniczone jest zwykle do kilkudziesięciu metrów. Do rozpoznania budowy geologicznej głębszych warstw dna morskiego wykorzystuje się m.in. profilowanie sejsmiczne i sejsmoakustyczne. Stosowanie różnej częstotliwości i mocy fal akustycznych – informują geolodzy z Oddziału Morskiego Państwowego Instytutu Geologicznego, prof. Szymon Uścinowicz i dr Piotr Przeździecki – umożliwia prześwietlenie skał budujących dno morskie, dotarcie do różnych głębokości i z różną dokładnością. Im większa moc i niższa częstotliwość fal akustycznych, tym głębiej możemy zajrzeć w głąb warstw osadowych. Wyższe częstotliwości pozwalają na rozpoznanie drobniejszych struktur i cieńszych warstw, ale ograniczona jest wówczas głębokość penetracji. W zależności od stosowanej aparatury możliwe jest poznanie budowy geologicznej dna do głębokości kilku kilometrów i identyfikacja warstw o miąższości od kilkudziesięciu metrów do kilkunastu centymetrów. Oprócz morskich metod sejsmicznych, stosowanych do rozpoznania głębokich struktur skorupy ziemskiej lub poszukiwań naftowych, stosuje się m.in. wysokorozdzielczą sejsmikę refleksyjną. Pozwala to śledzić przekrój warstw osadowych do około 1 2 km pod dnem, jednak jej rozdzielczość jest zbyt mała do szczegółowego przedstawienia budowy osadów czwartorzędu.

Na podstawie interpretacji profili sejsmoakustycznych, skorelowanych z profilami wierceń, wykonuje się przekroje geologiczne, a wykorzystując przekroje w regularnej siatce, można przygotować mapy i modele wybranych warstw. Przypomnijmy, iż Oddział Geologii Morza Państwowego Instytutu Geologicznego pół wieku temu rozpoczął „rejsowe badania” dna Bałtyku. Dokonano też ponad 30 odwiertów próbnych.

Jak wykazały wstępne szacunki, około 30% wszystkich rezerw naftowych w świecie znajduje się pod dnem morskim. Skala podejmowanych inwestycji w dziedzinie wydobycia ropy naftowej i gazu przez poszczególnych państw wynika z wciąż rosnącego popytu i świadczy jednocześnie wymownie o randze zagadnień surowcowych, które wyznaczają kierunki polityki gospodarczej. PGNiG oraz„Lotos” od lat zaangażowane są w poszukiwania ropy i gazu na morzu. PGNiG jest np. udziałowcem 58 koncesji na Norweskim Szelfie Kontynentalnym i aktualnie prowadzi wydobycie na 14 złożach morskich. Pod koniec listopada ubiegłego roku spółka z sukcesem zakończyła prace poszukiwawcze dotyczące nowego złoża na Morzu Norweskim, którego wielkość oceniana jest nawet na 63 mln baryłek ropy.

Pożądane konkrecje

Prof. dr hab. inż. Stanisław Wołkowicz z Państwowego Instytutu Geologii-PIB przypomina, że na początku II połowie ub. stulecia nastąpiło wzmożone zainteresowanie dostępem państw do zasobów, jakie kryją się na dnie oceanów. Obecnie dwadzieścia państw prowadzi badania na wodach międzynarodowych, a wiele innych realizuje je w swoich wyłącznych strefach ekonomicznych.

Stosowane w tych programach nowoczesne techniki – od satelitów po głębinowe urządzenia i maszyny górnicze – skutkują wieloma odkryciami. Okazało się, że np. konkrecje2 polimetaliczne pokrywają znaczną część dna Wszechoceanu. Grubą warstwą zalegają m.in. spore połacie dna Atlantyku, Pacyfiku czy Oceanu Indyjskiego.

Zasoby zawarte w konkrecjach określane są jako duże. Eksperci szacują, że konkrecje manganowe zawierają, co najmniej dwa razy więcej miedzi i niklu, niż wszystkie odkryte dotąd lądowe rezerwy tych metali. Konkrecje zalegają dno oceanu na głębokości 3 – 6 tys. metrów. Najczęściej natrafiano na konkrecje żelazowo-manganowe. Zawartość żelaza waha się w nich od 15% do 60%, a manganu od 8% do 50%. We wschodniej części Pacyfiku znajdowano konkrecje, w których dwutlenek manganu stanowi 98%. Nowe duże złoże konkrecji żelazomanganowych występują na środku Atlantyku, a u wybrzeży Chile i W. Brytanii pokłady węgla kamiennego. Ten jako nieekologiczny jest passe, ale geolodzy odnajdują wciąż nowe złoża rud żelaza, wolframu czy chromu, a także złoża złota, platyny oraz diamentów.

Adam Maksymowicz, ekspert i menedżer ongiś pracujący w KGHM, zwraca uwagę, że dotychczas poza ropą naftową i gazem ziemnym tylko wydobycie diamentów z dna Oceanu Atlantyckiego zostało opanowane pod względem technologicznym i stało się opłacalnym przedsięwzięciem.

Tempo postępu w dziedzinie morskiej eksploracji może mieć jednak niebagatelne znaczenie dla poziomu ludzkiego bytowania. Eksploracja dna Wszechoceanu rozwiązałaby wiele problemów surowcowych związanych z dynamicznym rozwojem światowej gospodarki.

Próbę sformułowania odpowiedzi na te istotne dla gospodarki pytanie podejmiemy w następnym numerze “PT” w II części niniejszego artykułu.

Marek Bielski

1„Paradoks obcej ziemi”, Przegląd Techniczny 2018, nr 8-9.

2 Konkrecja (łac.) agregat mineralny występujący w skałach osadowych, utworzony głównie przez wtórne skupienie pierwotnie w skałach rozproszonej (...). Odmianą konkrecji jest buła, powstała z materi wystału nie rozproszonego pierwotnie w osadzie, lecz doprowadzonego z zewnątrz, np. przez wodę morską lub gruntową.(WEP, tom V. s.812).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Statek poszukiwawczy firmy Nautilus Minerals biorący udział w podwodnym projekcie Solwara.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ważący 250 ton prototypowy kombajn górniczy przeznaczony do pracy na dnie mórz i oceanów.

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl