Det er sannsynlig at vi i løpet av de neste 10 årene ser gruvedrift på havbunnen. Men det er andre land enn Norge som er mer egnet med langt høyere metallverdier per tonn malm.
«Malmfabrikker»: Varme kilder på havets bunn danner sulfidforekomster. Illustrasjon: GEOMAR
Metaller på havbunnen har vært kjent i mer enn 50 år. Funnene og optimismen om en framtid for havbunnsmineraler kom samtidig med pessimismen om jordens begrensede ressurser og boka «Limits to growth» som Jørgen Randers var med på å skrive.
I den første perioden var en rekke forskningsgrupper i gang både med å kartlegge sulfidforekomster «black smokers» på havbunnen, samtidig som det var mye forskning på eldre forekomster på land.
Frank Vokes ved NTH (dagens NTNU) var en ledende kraft i dette arbeidet i Norge og Tor Grenne gjorde Løkkenforkomsten kjent internasjonalt gjennom mange utmerkete publikasjoner.
Det var mange konferanser og seminarer med både innlegg om havbunnsprosesser og gamle forekomster. Studier av aktive prosesser var viktige, men det var også viktig å sammenholde dette med kunnskapen om de eldre forekomster fordi mye av malmprosessen foregår under havbunnen.
|
NCS Exploration – Deep Sea Minerals 2021
Det finnes i all hovedsak tre typer havbunnsmineralforekomster. Vi finner to av dem i norske farvann.
Lær mer om de ulike forekomstene under konferansen i Bergen 20. og 21. oktober.
|
Når teorien om syngenetiske sulfidforekomster ble akseptert på slutten av femtitallet, så ble det også klart at sulfidforekomster kan dannes på havbunnen i flere forskjellige geologiske miljøer.
Jeg vil her fokusere på miljøet knyttet til spredningsrygger og miljøet knyttet til øybuer.
Sulfidmalmene som er knyttet til spredningsryggene Cyprus type, hvor Løkken er den største forekomsten. Den er dannet ved at sjøvann trekkes inn i spredningsryggen ved termal konveksjon, og først fjernes oksygen fra havvannet:
2FeO + 0,5 O2 (aq)= Fe2O3
Deretter produseres hydrogen:
FeO + H20 = Fe2O3 + H2 (aq)
Så hydrogensulfid:
SO4 + 2H 2= H2S + H2O
Og så sulfider (Me = Metall):
MeCl2+ H2S = MeS + 2H+ + 2CL–
På vei opp mot havbunnen senkes temperaturen og sulfidene begynner og felles ut i feedersonen og på havbunnen. Metallsammensetningen i sulfidene reflekterer sammensetningen av de mafiske bergartene og smeltene i spredningsryggen.
De mafiske bergartene i spredningsryggene har mye jern og pyritt er det dominerende sulfidmineralet.
Øybuer er dannet ved kollisjon mellom to plater, og det dannes granitter ved delvis smelting. Det er vannholdige mineraler som smelter og den granittiske smelten vil ha 5 – 7 prosent vann oppløst.
Når smelten avkjøles, klarer ikke silikatsmelten å holde på vannet, og det blir dannet magmatisk, hypersalint vann. Det er dette vannet som inneholder mye kobber og gull.
Samtidig vil det være konveksjon av sjøvann i øybuen, som vil oppta metaller fra bergartene i øybuen på lignende måte som for spredningsryggen, men bergartene sjøvannet reagere med i øybuen er forskjellig fra de mafiske bergartene i spredningsryggen.
Store forskjeller i malmens verdi
Forskjellen i hvordan forekomstene dannes, gir seg utslag i metallinnholdet. Jeg vil ta to eksempler:
Forekomsten Solwara 1 i Bismarcksjøen ved Papua Ny-Guinea har ca. 1 million tonn med 7,2% Cu, 5 g/t Au, 23 g/t Ag og 0,4 % Zn.
Det er få data på gjennomsnittlige metallverdier fra sulfidforekomster på spredningsryggene og jeg velger derfor å bruke data fra Løkken.
Forekomsten på Løkken er 30 millioner tonn med 2,3% Cu, 1,8 % Zn, 0,2 g/t Au og 16 g/t Ag.
Det som skiller de to forekomstene er den store forskjellen i gull- og kobberinnhold.
In situ-verdien av gull i ett tonn malm fra Solwara 1 er 300 USD, mens den er 12 USD i malmen fra Løkken.
Kobberet i Solwara 1 er i ett tonn malm verdt ca. 64 USD og kobberet i Løkken er verdt ca. 22 USD pr tonn malm.
Til sammen er in situ-verdien av kobber og gull i ett tonn malm fra Solwara 1 ca. 364 USD mens den tilsvarende verdien av Løkkenmalm er ca. 34 USD.
Verdiene av sink, sølv og andre metaller spiller en mindre rolle med dagens metallpriser. Verdiene i disse eksemplene er basert på gjennomsnittlig markedspris oppgitt av SGU for september i år.
Forekomster i øybuer, som de i Bismarcksjøen har høye gullinnhold (2-7 g/t), som skyldes gull i det magmatiske vannet. Forekomster på spredingsrygger er dannet av vann med lavere saltinnhold og mindre evne til å holde gull i løsning og gullinnholdet er vanligvis ca 0,2 g/t.
Prøvetaking ved Solwara 1. Foto: Deep Sea Mining Finance
Øyebuemalmer blir lønnsomme først
Øybuemalmene har betydelig høyere in-situ malmverdi, det vil si verdien av metallene i et tonn malm før kostnadene til leting og produksjon er fratrukket.
Solwara 1-forekomsten ble funnet av en forskningsgruppe, og Papua Ny-Guinea ga Nautilus Minerals (etablert i 1988) retten til kommersiell utnytting av forekomsten. Det var stor optimisme og det ble hentet inn mye penger i aksjemarkedet, men også den fattige staten Papua Ny-Guinea bidro med mye penger, og de tapte 150 millioner $ i konkursen i 2019.
Nautilus Minerals har bygget et produksjonsskip og roboter som skal foreta gruvedriften på 1 600 meters dyp. Ved siden av en effektiv drift ved hjelp av roboter, så kan den manglende metamorfe omvandling av sulfidkornene være et problem.
Kornstørrelsen på sulfidkornene vokser og danner renere faser som er lettere å skille ved flotasjon slik at det kan dannes rene konsentrater av kopperkis og sinkblende.
Nautilus sin konkurs i 2019 viser at teknologien innen produksjon av mineraler på havbunnen må utvikles videre. Den høye malmverdien på gull-kobber-malmer i Bismarcksjøen og forholdsvis grunt vanndyp, vil nok gjøre at den første lønnsomme kobber-gull-produksjon på havbunnen vil skje ved øybuer.
Noduler – dypere, men enklere
Mangannoduler kan også bli en viktig ressurs. Mangannoduler opptrer i første rekke i Stillehavet på store dyp, 4 – 6 kilometer.
De vokser utrolig sakte, 1 – 10 millimeter på en million år. Det består av hydroksider av jern og mangan, og på OH– gruppene absorberes tungmetaller som Cu, Ni, Co med mer.
Fordelen med mangannoduler er at de er faste og ligger over sedimentene. Derved er de forholdsvis enkle å plukke opp. De kan knuses og pumpes opp i et moderskip. De absorberte metallene kan frigjøres i vann ved å forandre pH-Eh i vann.
Spesielt er forekomstene ved Cook Island interessante fordi de har relativt høye konsentrasjoner av kobolt. Selv om vanndypet er betydelig større for noduler så er produksjonsteknologien enklere.
Metallrike noduler lokalisert i Stillehavet. Foto: ROV KIEL 6000 / RV SONNE / GEOMAR
Ved siden av kompleksiteten ved gruvedrift på havbunnen så er det en økende motstand mot produksjon fra miljøbevegelsene. Mange områder er ikke biologisk kartlagt.
FN krever kartlegging i sine områder og at det etableres et baselinenett for å overvåke påvirkningen på miljøet i havet. FN har i områdene forvaltet av ISA lagt ned et forbud mot gruvedrift på aktive sulfidmalmsprosesser på grunn av de helt unike biotopene som er uavhengig av sollys og hvor bakterier lever av sulfider.
Havbunnen vil ikke være den eneste metallkilden i framtida. Samtidig med robotisering og planlegging av produksjon av metaller på havbunnen, så satses det nå stort på robotiserte gruver. Sverige ligger her langt framme.
Gruver som baserer seg på at alle prosesser i gruva skal utføres av roboter, gjør at drifta kan redusere ressurser rettet mot ventilasjon, kjøling og arbeidsmiljø. Mange gruver blir i dag ulønnsomme mot dypet, men med roboter kan lønnsom drift gå betydelig dypere (3 – 4 kilometer).
Dette vil føre til en kraftig økning av malmressursene.
Konklusjoner
Skal vi erstatte fossilt energi med elektrisitet, vil metallforbruket øke kraftig. Det er derfor sannsynlig at det i de neste 10 årene blir gruvedrift på havbunnen både på noduler og på sulfider.
Utviklingen vil starte i områder med øybuer der hvor malmverdien per tonn er høy og mulighetene til fortjeneste er størst.
Utviklingen vil starte innen sokkelområdene til små øystater som har lite utbygd forvaltning og dårlig lovverk, som i Bismarckhavet.
Det vil sannsynligvis ta tid før det er økonomisk å produsere metaller fra spredningsrygger på norsk kontinentalsokkel på grunn av de lave malmverdiene. Resultatene fra robotiseringen av gruver på land i hele verden vil for en stor del avgjøre framtidas metallpriser sammen med økningen i etterspørselen.
På grunn av istiden med stor sedimenttilførsel så er ikke norsk kontinentalsokkel det første stedet selskapene vil satse på mangannoduler.
ARNE BJØRLYKKE
Tidligere professor i malmgeologi ved UiO.
10 år i Legal and technical committee, International Seabed Authority.
Har hatt en utmerket utdanning fra NTH i malmgeologi, oppredning, gruvedrift og metallurgi
