了解深海采矿的影响



托马斯休息之上孔雀的办公桌是一个看似平常的褐色岩石。大致马铃薯的大小,它已经-一直处于争论了几十年的中心。被称为多金属结核,它花了千万年坐在深海海底,低于海平面它15000英尺。结节含有镍,钴,铜,锰 - 四种矿物质是储能重要的。

“随着社会的不断移向推动更多的电动车和利用可再生能源,也将成为这些矿物质的需求的增加,制造所需的电池脱碳经济,”孔雀说,机械工程教授和澳门太阳城官网(备用网站)的环境动力学主任实验室(完实验室)。他是一个国际研究团队已-一直在努力,以更好地对环境的影响多金属结核收集,一个过程,深海采矿已知的理解的一部分。

在结节,钴和镍中发现的矿物特别是,是锂离子电池的主要组成部分。目前,锂离子电池提供任何市售电池的最佳能量密度。使用这种高能量密度,使他们完美的一切从手机到电动车,这需要在一个紧凑的空间能量的大量。

“这两个因素都有望在由于储能需求的巨大增长,”理查德·罗特,澳门太阳城官网(备用网站)材料系统实验室主任。

而研究人员正在探索替代电池技术:如钠离子电池和流动利用电化学电池的电池,这些技术是远离商业化。

“很少有人想到这些锂离子的替代品,在未来的十年是可用的,”解释罗斯。 “等待未知的未来电池化学和技术能显着延缓广泛采用电动汽车。”

特种镍的大量将需要出示构建更大规模的电池将被要求作为社会期待从电网供电的化石燃料,以一个搭载像太阳,风,浪,和热再生资源转变。

“结节从海底收集被认为是新的手段获得这些材料,但这样做就必须充分认识矿产资源从深海环境的影响,并将其与矿产资源对环境的影响之前,在陆地上,“解释孔雀。

接收来自环境解决方案澳门太阳城官网(备用网站)的倡议(ESI)种子资金后,才得以他在流体力学应用的专业知识孔雀研究深海采矿如何影响周围的生态系统。

 

 

 

满足能源存储的需求

目前,镍和钴通过陆上开采作业提取。多ESTA发生采矿在刚果民主共和国,从而产生世界钴的60%。这些基于地雷通过周围环境的影响通常栖息地,水土流失,土壤和水的污染破坏。也有人担心,陆上开采,特别是在政治不稳定的国家的俱乐部,可能无法为需求上升的电池,这些材料的足够的供应。

海洋位于夏威夷和美国西海岸之间的大片 - 也为已知克利珀顿断裂带 - 估计拥有比所有已知的陆基商店六倍钴和三倍镍,以及VAST锰和铜的大量的沉积物。

而在海床是充满着这些材料,鲜为人知的是,在下面挖掘海拔4,500英尺的短期和长期的环境影响。孔雀和他的合作者马修·奥尔福德教授斯克里普斯海洋研究所和加州大学圣地亚哥分校的领导寻求了解如何通过从海底结核的收集产生的沉淀物羽流将通过水流携带。

“关键的问题是,如果我们决定做一个羽在现场,有多远呢下雨倒在最后海底之前传播的?”解释奥尔福德。 “这映射的海底采矿的影响,地理能力是一个关键的未知的现在。”

孔雀和奥尔福德的研究将帮助通知利益相关方进行关于深海采矿对环境的潜在影响。一个当务之急是对深海采矿剥削草案规定在地区国家管辖范围以外,目前正在由国际权威海底(ISA)协商,由联合国设立一个独立的组织,调节海底的所有采矿活动。奥尔福德的孔雀和研究将有助于指导的环境标准和准则,以根据这些规定出具。

“我们有一个独特的机会,以帮助监管机构和其他有关各方评估使用我们的数据和建模条例草案的运作开始,很抱歉我们活动的影响之前,”卡洛斯·穆尼奥斯罗佑,博士研究生在MIT的实验室到底说。

跟踪羽毛在水中

在深海采矿,车辆将被部署,从收集到的船。然后收集行驶15000英尺下到海底,它吸尘了当海底的前四英寸。创建过程ESTA被称为羽羽收集器。

“由于在海底地面集移动时,它激起泥沙和沉积物创建一个云或羽,这是忘乎所以,并通过洋流分布,”解释孔雀。

集车辆拿起结节,这是通过管道返回泵船。在船上,可用结节从不需要的沉积物分离。泥沙是管道返回到海洋,创建第二羽流,已知作为放电羽流。

与皮埃尔Lermusiaux合作孔雀,机械工程教授和海洋科学与工程,和Glenn Flierl,土,大气的教授,与行星科学,建立数学模型来预测两个如何羽饰通水,这些旅行。

这些模型测试,追踪出由目前的开采创建的太平洋地板九月孔雀羽毛。来自澳门太阳城官网(备用网站)ESI资金,我已经开始了这样的羽的第一次实地考察。我被奥尔福德和埃里克·亚当斯,在澳门太阳城官网(备用网站)的高级研究工程师,以及其他研究人员和工程师来自澳门太阳城官网(备用网站),斯克里普斯和美国地质调查局参加。

随着从船上UC基金计划资助,该小组进行协商与ISA实验期间在太平洋一艘美国为期一周的远征海军R / V三月2018年研究人员萨利·莱德用染料示踪剂,他们能够使用由奥尔福德的开发船传感器跟踪混合泥沙 多尺度海洋动力学组。在此过程中,他们创造了地图,他们的羽毛旅程。

田间试验表明,开发的孔雀和模型可以用来Lermusiaux预测羽流将如何在水中游 - 和帮助给予更清晰的可以想象的是如何围绕生物可能会受到影响。

对深海生物的影响

生活在上一个冰川步伐移到海底。在1毫米每千年的沉淀速度积聚。随着增长的这样一个速度缓慢,由深海采矿扰动区不大可能在合理的时间恢复。


“这是关心,如果有一个特定的生物群落的区域,它可能是由采矿无法挽回的影响,”解释孔雀。 

据辛迪面包车多佛,在杜克大学生物海洋学教授,除了生物生活在或周围的结节,在水柱中其他生物的其他地方可能会受到影响的羽毛旅行。

“可能会有堵塞的过滤器供给的结构,例如,在水柱,埋葬和对沉积物生物体的凝胶状生物体”,她解释。 “难道还有一些金属也进入水柱,所以有人担心关于毒理学。”

在孔雀的羽毛研究可以帮助像面包车生物学家弗评价由深海开采作业在周围生态系统的附带损害。

起草开采的规定

通过MIT的连接 政策实验室,该研究所是在使用ISA的只有两所研究型大学的观察员地位之一。

“羽是非常重要的研究,并帮助MIT随着实验和开发羽机型,这是向国际海底管理局目前的工作及其利益相关者的基础是至关重要的,”克里斯·布朗解释说,在ISA的顾问。布朗是在几十个车间讨论深海采矿的风险召开了WHO的校园去年秋季澳门太阳城官网(备用网站)的专家之一。

迄今为止,该领域的研究和气流孔雀进行了中层的数据集的唯一海洋的存在是为了帮助烟羽指导决策。在理解通过水羽流如何移动至下一个步骤将是跟踪由集电极车辆原型产生羽流。孔雀和他的团队到底实验室正准备在2020年使用的原型车领域的重大研究参与。

多亏了11个小时的项目,孔雀和Lermusiaux希望提供最近的资金,以开发模式给予越来越准确的预测,大约是如何深海采矿将通过羽毛的海洋中遨游。他们将继续进行互动与学术同仁,国际机构,非政府组织和承包商开发的深海采矿对环境的影响更清晰的画面。

“这是所有利益相关者重要的是有输入早在知情的谈吐帮助决策,所以我们完全可以理解矿产资源来自海洋环境的影响,并将其与矿产资源对土地环境的影响,”孔雀说。