Los nódulos polimetálicos , también llamados nódulos de manganeso , son concreciones minerales del fondo del mar formadas por capas concéntricas de hidróxidos de hierro y manganeso alrededor de un núcleo. Como los nódulos se pueden encontrar en grandes cantidades y contienen metales valiosos, se ha identificado que los depósitos tienen un potencial interés económico. [1] Dependiendo de su composición y elección autoral, también pueden denominarse nódulos de ferromanganeso . Los nódulos de ferromanganeso son concreciones minerales compuestas de silicatos y óxidos de hierro y manganeso insolubles que se forman en el fondo marino del océano y en los suelos terrestres . El mecanismo de formación implica una serie de oscilaciones redox impulsadas por procesos tanto abióticos como bióticos . [2] Como subproducto de la pedogénesis , la composición específica de un nódulo de ferromanganeso depende de la composición del suelo circundante. [2] Los mecanismos de formación y la composición de los nódulos permiten acoplamientos con ciclos biogeoquímicos más allá del hierro y el manganeso. [2] La alta abundancia relativa de níquel , cobre , manganeso y otros metales raros en los nódulos ha aumentado el interés en su uso como recurso minero. [3] [4]
Los nódulos varían en tamaño , desde pequeñas partículas visibles sólo con un microscopio hasta grandes gránulos de más de 20 centímetros (8 pulgadas) de ancho. Sin embargo, la mayoría de los nódulos miden entre 3 y 10 cm (1 y 4 pulgadas) de diámetro, aproximadamente el tamaño de huevos de gallina o patatas . Las texturas de sus superficies varían de lisas a rugosas. Con frecuencia tienen una textura botrioidal (mamilada o nudosa) y varían desde una forma esférica hasta típicamente achatada , a veces prolata o irregular. La superficie inferior, enterrada en sedimentos , es generalmente más rugosa que la superior debido a un tipo diferente de crecimiento . [5]
Los nódulos se encuentran en el sedimento del fondo marino , a menudo parcial o completamente enterrados. Su abundancia varía mucho, en algunos casos se tocan entre sí y cubren más del 70% de la superficie del fondo marino. Alan A. Archer, del Museo Geológico de Londres, estimó en 1981 la cantidad total de nódulos polimetálicos en el fondo del mar en 500 mil millones de toneladas .
Los nódulos polimetálicos se encuentran tanto en aguas poco profundas (por ejemplo, el Mar Báltico [6] ) como en aguas más profundas (por ejemplo, el Pacífico central ), incluso en lagos, [ cita necesaria ] [7] y se cree que han sido una característica de los mares y océanos. al menos desde que los océanos profundos fueron oxigenados en el período Ediacárico , hace más de 540 millones de años. [8]
Los nódulos polimetálicos fueron descubiertos en 1868 en el mar de Kara , en el océano Ártico de Siberia . Durante las expediciones científicas del HMS Challenger (1872-1876), se descubrió que se encontraban en la mayoría de los océanos del mundo. [9]
Su composición varía según la ubicación y se han encontrado depósitos importantes en las siguientes áreas:
El mayor de estos depósitos en términos de abundancia de nódulos y concentración de metales se produce en la zona Clarion Clipperton, en vastas llanuras abisales en las profundidades del océano, entre 4.000 y 6.000 m (13.000 y 20.000 pies). La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos estima que la cantidad total de nódulos en la zona Clarion Clipperton supera los 21 mil millones de toneladas (Bt), y contienen alrededor de 5,95 Bt de manganeso , 0,27 Bt de níquel , 0,23 Bt de cobre y 0,05 Bt de cobalto . [5]
Todos estos depósitos se encuentran en aguas internacionales, excepto en la cuenca Penrhyn, que se encuentra dentro de la zona económica exclusiva de las Islas Cook .
Tanto en ambientes marinos como terrestres, los nódulos de ferromanganeso están compuestos principalmente de concreciones de óxido de hierro y manganeso sostenidas por una matriz de aluminosilicato y rodeando un núcleo. [2] [3] Normalmente, los nódulos terrestres están más enriquecidos en hierro, mientras que los nódulos marinos tienden a tener proporciones más altas de manganeso a hierro, dependiendo del mecanismo de formación y la composición sedimentaria circundante. [2] [3] Independientemente de dónde se formen, los nódulos se caracterizan por un enriquecimiento en hierro, manganeso, metales pesados y elementos de tierras raras en comparación con la corteza terrestre y los sedimentos circundantes. [3] Sin embargo, los elementos ligados orgánicamente al entorno circundante no se incorporan fácilmente a los nódulos. [3]
En el fondo marino, la abundancia de nódulos varía y probablemente esté controlada por el espesor y la estabilidad de una capa geoquímicamente activa que se forma en el fondo marino. [14] El tipo de sedimento pelágico y la batimetría (o geomorfología ) del fondo marino probablemente influyen en las características de la capa geoquímicamente activa.
El crecimiento de los nódulos es uno de los fenómenos geológicos más lentos conocidos , del orden de un centímetro a lo largo de varios millones de años. [15] Se supone que varios procesos están involucrados en la formación de nódulos, incluida la precipitación de metales del agua de mar , la removilización de manganeso en la columna de agua (diagenética), la derivación de metales de aguas termales asociadas con la actividad volcánica ( hidrotermal ). , la descomposición de desechos basálticos por el agua de mar (halmirolítica) y la precipitación de hidróxidos metálicos mediante la actividad de microorganismos (biogénica). [16] La sorción de cationes divalentes como Mn 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ y Cu 2+ en la superficie de oxihidróxidos de Mn y Fe , conocidos por ser fuertes sorbentes , también desempeña un papel importante. papel principal en la acumulación de estos metales de transición en los nódulos de manganeso. Estos procesos ( precipitación , sorción , complejación superficial, precipitación superficial, incorporación por formación de soluciones sólidas ...) pueden operar simultáneamente o pueden sucederse durante la formación de un nódulo.
Los nódulos de manganeso están compuestos esencialmente de filomanganatos hidratados. Se trata de minerales de óxido de Mn en capas con capas intermedias que contienen moléculas de agua en cantidades variables. Interactúan fuertemente con trazas de metales ( Co 2+ , Ni 2+ ) debido a las vacantes octaédricas presentes en sus capas. Las propiedades particulares de los filomanganatos explican el papel que desempeñan en muchos procesos de concentración geoquímica. Incorporan trazas de metales de transición principalmente a través del intercambio catiónico [17] en su capa intermedia, como minerales arcillosos , y complejación superficial [18] mediante la formación de complejos de esfera interna en la superficie del óxido, como también es el caso de los óxidos férricos hidratados , HFO. [19] Ligeras variaciones en su estructura cristalográfica y composición mineralógica pueden dar lugar a cambios considerables en su reactividad química. [20]
La composición mineral de los minerales que contienen manganeso depende de cómo se forman los nódulos; Los nódulos sedimentarios , que tienen un contenido de Mn 2+ menor que el diagenético , están dominados por Fe-vernadita, Mnferoxihita y asbolano - buserita , mientras que los nódulos diagenéticos están dominados por buserita I, birnessita , todorokita y asbolano-buserita. [17] Los tipos de crecimiento denominados diagenético e hidrogenético reflejan un crecimiento subóxico y óxico , que a su vez podrían relacionarse con períodos de clima interglacial y glacial . Se ha estimado que las capas subóxicas-diagenéticas de tipo 2 constituyen alrededor del 50% al 60% del inventario químico de los nódulos de la Zona Clarion Clipperton (CCZ), mientras que las capas óxico-hidrogenéticas de tipo 1 comprenden alrededor del 35% al 40%. La parte restante (5-10%) de los nódulos consiste en partículas de sedimento incorporadas que se encuentran a lo largo de grietas y poros . [21]
La composición química de los nódulos varía según el tipo de minerales de manganeso y el tamaño y características de su núcleo. Los de mayor interés económico contienen manganeso (27–30 % en peso), níquel (1,25–1,5 % en peso), cobre (1–1,4 % en peso) y cobalto (0,2–0,25 % en peso). Otros componentes incluyen hierro (6 % en peso), silicio (5 % en peso) y aluminio (3 % en peso), con menores cantidades de calcio , sodio , magnesio , potasio , titanio y bario , además de hidrógeno y oxígeno . como agua de cristalización y agua libre. En un determinado nódulo de manganeso hay una parte de óxido de hierro por cada dos partes de dióxido de manganeso. [22]
En los nódulos se encuentra una amplia gama de oligoelementos y oligoelementos, muchos de los cuales se incorporan a partir del sedimento del fondo marino, que a su vez incluye partículas transportadas en forma de polvo desde todo el planeta antes de depositarse en el fondo marino . [5]
El tamaño de los nódulos marinos de ferromanganeso puede oscilar entre 1 y 15 cm de diámetro y rodean un núcleo. [3] [4] El núcleo en sí puede estar formado por una variedad de objetos pequeños del entorno circundante, incluidos fragmentos de nódulos previamente descompuestos, fragmentos de roca o materia biogénica hundida . [3] La composición total de los nódulos varía según el mecanismo de formación, y se divide en dos categorías principales: hidrogenéticos y diagenéticos . [4] Los nódulos hidrogenéticos tienen un mayor enriquecimiento de hierro y cobalto con proporciones de manganeso a hierro inferiores a 2,5, mientras que los nódulos diagenéticos están más enriquecidos con manganeso, níquel y cobre con proporciones de manganeso a hierro típicamente entre 2,5 y 5, pero hasta 30+ en condiciones subóxicas. [3] El mineral original de los nódulos hidrogenéticos es la vernadita y la buserita de los nódulos diagenéticos. [3] La mayoría de los nódulos observados son una mezcla de regiones de crecimiento hidrogenéticas y diagenéticas, lo que preserva los cambios en los mecanismos de formación a lo largo del tiempo. [4] Generalmente, las capas diagenéticas se encuentran en el fondo, donde el nódulo está enterrado o en contacto con el sedimento del fondo marino, y las capas hidrogenéticas se encuentran hacia la parte superior, donde está expuesto a la columna de agua de arriba. [3] Las capas de nódulos son discontinuas y varían en espesor en escalas micro a nanométricas; aquellas compuestas por un mayor contenido de manganeso suelen ser más brillantes y aquellas con un mayor contenido de hierro, oscuras y opacas. [3]
Los nódulos de ferromanganeso terrestres se forman en una variedad de tipos de suelo, incluidos, entre otros, ultisoles , vertisoles , inceptisoles , alfisoles y molisoles . [2] Al igual que los nódulos marinos, las capas de concreción se definen en función del contenido de hierro y manganeso, así como de su combinación. [2] Los nódulos con alto contenido de hierro aparecen de color rojo o marrón, mientras que los nódulos con alto contenido de manganeso aparecen de color negro o gris. [2] El óxido metálico dominante está relacionado con los elementos enriquecidos en el nódulo. En los nódulos dominados por manganeso, los elementos enriquecidos incluyen bario , estroncio , níquel , cobalto , cobre , cadmio , plomo y zinc . [2] Por el contrario, los nódulos dominados por hierro están enriquecidos en vanadio , fósforo , arsénico y cromo . [2]
Los nódulos marinos de ferromanganeso se forman a partir de la precipitación de principalmente hierro, manganeso, níquel, cobre, cobalto y zinc alrededor del núcleo . El mecanismo se define en función de la fuente de la precipitación. [3] La precipitación proveniente de la columna de agua anterior se conoce como hidrogenética, mientras que la precipitación del agua de los poros del sedimento es diagenética . [3] [4] El crecimiento de nódulos ocurre más fácilmente en ambientes oxigenados con tasas de sedimentación relativamente bajas que proporcionan niveles adecuados de materia orgánica lábil para alimentar la precipitación. [3] Cuando las tasas de sedimentación son demasiado altas, los nódulos pueden quedar completamente cubiertos de sedimentos, lo que reduce los niveles locales de oxígeno e impide la precipitación. [3] Las tasas de crecimiento de los nódulos son un tema actual de investigación complicado por la naturaleza irregular y discontinua de su formación, pero las tasas promedio se han calculado utilizando datación radiométrica . [2] [3] En general, los nódulos hidrogenéticos crecen más lentamente que los diagenéticos, aproximadamente entre 2 y 5 mm por millón de años frente a 10 mm por millón de años. [3] La formación de polinódulos a partir de múltiples nódulos que crecen juntos es posible y se supone que se ve facilitada por organismos incrustantes depositados. [3]
La formación de nódulos de ferromanganeso terrestres implica la acumulación de óxidos de hierro y manganeso seguida de ciclos redox repetidos de disolución reductora y precipitación oxidativa. [2] El ciclo redox oscilante está controlado por el pH, la actividad microbiana, la concentración de materia orgánica, el nivel del agua subterránea, la saturación del suelo y el potencial redox . [2] La actividad antropogénica podría influir en estos ciclos a través del aumento de la carga de nutrientes a través de los fertilizantes. La evaluación de las condiciones paleoclimáticas cambiantes durante la evolución del suelo se puede explorar analizando la estructura de concreción del nódulo en combinación con técnicas de datación. [2] Las capas de manganeso normalmente se forman con potenciales redox más altos en comparación con las capas de hierro, pero un período de rápido aumento en el potencial redox puede formar una capa mixta. [2] A medida que se forman los nódulos, se incorporan oligoelementos que incluyen, entre otros, níquel, cobalto, cobre y zinc. [2] La composición de los metales traza es producto de tres procesos: absorción del material original en el suelo circundante, acumulación de productos microbianos de hierro o bacterias reductoras de manganeso y formación de complejos en la superficie del nódulo. [2]
El interés en la posible explotación de nódulos polimetálicos generó una gran actividad entre los posibles consorcios mineros en los decenios de 1960 y 1970. Se invirtieron casi 500 millones de dólares en la identificación de depósitos potenciales y en la investigación y desarrollo de tecnología para la extracción y el procesamiento de nódulos. Estos estudios fueron realizados por cuatro consorcios multinacionales compuestos por empresas de Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Alemania Occidental, Bélgica, Países Bajos, Italia, Japón y dos grupos de empresas y agencias privadas de Francia y Japón. También hubo tres entidades patrocinadas públicamente de la Unión Soviética, India y China. [ cita necesaria ]
A finales de la década de 1970, dos de las empresas conjuntas internacionales recolectaron varios cientos de toneladas de nódulos de manganeso de las llanuras abisales (18.000 pies (5,5 km) + profundidad) del Océano Pacífico ecuatorial oriental . [14] De este " mineral " se extrajeron posteriormente cantidades significativas de níquel (el objetivo principal), así como de cobre y cobalto , utilizando métodos tanto pirometalúrgicos como hidrometalúrgicos . En el curso de estos proyectos, se desarrollaron una serie de avances auxiliares, incluido el uso de un sistema de sonar de barrido lateral remolcado cerca del fondo para analizar la densidad de población de nódulos en el limo abisal y al mismo tiempo realizar un perfil del sub-fondo con un derivado verticalmente. Haz acústico orientado de baja frecuencia. [ cita necesaria ] Desde entonces, la tecnología de aguas profundas ha mejorado significativamente: incluido el uso generalizado y de bajo costo de tecnología de navegación como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y la línea de base ultracorta (USBL); tecnología de reconocimiento como ecosonda multihaz (MBES) y vehículos submarinos autónomos (AUV); y tecnología de intervención que incluye vehículos submarinos operados a distancia (ROV) y cables umbilicales de alta potencia . También existe tecnología mejorada que podría usarse en minería, incluidas bombas , rovers de orugas y de tornillo, elevadores de perforación rígidos y flexibles y cuerdas de polietileno de peso molecular ultraalto . Se considera que la minería es similar a la cosecha de patatas en tierra, que implica extraer un campo dividido en franjas largas y estrechas. El buque de apoyo a la minería sigue la ruta minera de las herramientas de minería del fondo marino, recogiendo del fondo marino los nódulos del tamaño de una patata. [23] [24] [25]
En los últimos tiempos [ ¿cuándo? ] , el suministro de níquel y otros metales ha tenido que recurrir a depósitos de mayor costo para satisfacer la mayor demanda, y el interés comercial por los nódulos ha revivido. La Autoridad Internacional de los Fondos Marinos ha otorgado nuevos contratos de exploración y está avanzando en el desarrollo de un Código Minero para el Área, con mayor interés en la Zona Clarion Clipperton . [26]
Desde 2011, varias empresas comerciales han recibido contratos de exploración. Entre ellas se incluyen filiales de empresas más grandes como Lockheed Martin , DEME (Global Sea Mineral Resources, GSR), Keppel Corporation , The Metals Company y China Minmetals , y empresas más pequeñas como Nauru Ocean Resources, Tonga Offshore Mining y Marawa Research and Exploration. [14] [27]
En julio de 2021, Nauru anunció un plan para explotar nódulos en esta zona, que requiere que la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos, que regula la minería en aguas internacionales , finalice las regulaciones mineras para julio de 2023. Los ambientalistas han criticado esta medida alegando que se sabe muy poco. sobre los ecosistemas del fondo marino para comprender los impactos potenciales de la minería en aguas profundas, y algunas de las principales empresas tecnológicas, incluidas Samsung y BMW , se han comprometido a evitar el uso de metales derivados de nódulos. [28]
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La zona Clarion-Clipperton es la zona más grande y popular para la extracción de nódulos de manganeso. La zona Clarion-Clipperton , que se extiende desde aproximadamente 120 W hasta 160 W, se puede ubicar en el Océano Pacífico , entre Hawaii y México. [29] Según la ISA , cubre un área de aproximadamente cuatro millones de kilómetros cuadrados, lo que casi equivale al tamaño de la Unión Europea . [30] El enorme potencial de la zona Clarion Clipperton se basa en una cantidad estimada de 21 mil millones de toneladas de nódulos. [30] Sólo en esta zona se almacenan alrededor de 44 millones de toneladas de cobalto, lo que representa aproximadamente tres veces más de lo que las reservas terrestres podrían proporcionar. [31] Los campos de nódulos de manganeso no están distribuidos equitativamente en el fondo marino dentro de la zona Clarion-Clipperton , sino que se presentan en parches. Las zonas económicamente interesantes con una elevada distribución de nódulos de manganeso pueden cubrir una superficie de varios miles de kilómetros cuadrados. Esta distribución bastante irregular de los nódulos en el Pacífico Sur puede ser un posible resultado de la mayor diversidad topográfica y sedimentológica del Pacífico Sur. [30]
La gran abundancia natural de níquel , cobre , cobalto , zinc , hierro y manganeso en los nódulos de ferromanganeso ha promovido la investigación sobre su uso como recurso metálico raro. Se ha observado que la zona Clarion-Clipperton en el Océano Pacífico nororiental es un área que contiene la mayor concentración de nódulos aptos para recursos. [4] Se requiere un peso a granel superior al 3% para el níquel, el cobre y el cobalto para que se considere de calidad de recurso. [3] La formación de nódulos en aguas óxicas a la profundidad de compensación de carbonatos o por debajo de ella produce la proporción de metales raros más deseable en los nódulos hidrogénicos. [3] [4] A medida que la ley de los minerales de las minas terrestres ha disminuido con el tiempo, los nódulos de ferromanganeso pueden ofrecer una manera de satisfacer la creciente demanda mundial de metales raros. [4] Sin embargo, la baja tasa de crecimiento estimada de los nódulos hidrogenados de alrededor de 2 a 5 mm por millón de años los clasifica como un recurso no renovable . [3]
Tecnologías como las baterías de automóviles eléctricos , las turbinas eólicas y los paneles solares requieren tipos raros de recursos que se pueden encontrar en el fondo marino. [32] Los nódulos de manganeso proporcionan diversas fuentes de estos metales, especialmente cobalto . La actual transición hacia la digitalización , el transporte y la energía provoca una creciente demanda de metales como el cobre, el níquel, el cobalto y muchos otros metales utilizados en la tecnología. Por lo tanto, los nódulos de manganeso son necesarios para baterías, ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes, bicicletas y coches eléctricos, turbinas solares y eólicas, así como para el almacenamiento de electricidad verde . Esta enorme demanda de cobalto pone al océano bajo una nueva luz: muchos países ya han presentado sus derechos. Sin embargo, al mismo tiempo, extraerlos podría causar daños aún mayores al ecosistema de las profundidades marinas. [32] Algunos científicos cuestionan el principal interés económico de los nódulos de manganeso. En lo que a ellos respecta, esos recursos biológicos podrían ser un valor sin explotar para las biotecnologías y los medicamentos y, por lo tanto, deberían protegerse a toda costa. [33]
Los nódulos de ferromanganeso son altamente activos redox, lo que permite la interacción con ciclos biogeoquímicos principalmente como aceptor de electrones. En particular, los nódulos terrestres absorben y atrapan nitrógeno, fósforo y carbono orgánico. [2] La mayor tasa de absorción de carbono orgánico permite que los nódulos mejoren la capacidad del suelo para secuestrar carbono , creando un sumidero neto. [2] La concentración de fósforo en los nódulos oscila entre 2,5 y 7 veces el valor de la matriz del suelo circundante. [2] Los microbios del suelo pueden utilizar el enriquecimiento de nutrientes en la superficie de los nódulos junto con su potencial redox para alimentar sus vías metabólicas y liberar el fósforo que alguna vez estuvo inmóvil. [2] Además de los nutrientes, los nódulos de ferromanganeso pueden secuestrar metales pesados tóxicos (plomo, cobre, zinc, cobalto, níquel y cadmio) del suelo, mejorando su calidad. [2] Sin embargo, de manera similar a la liberación de fósforo por parte de los microbios, la disolución reductora de los nódulos liberaría estos metales pesados nuevamente al suelo.
Se sabe muy poco sobre los ecosistemas de aguas profundas o los posibles impactos de la minería en aguas profundas. Los campos de nódulos polimetálicos son focos de abundancia y diversidad para una fauna abisal muy vulnerable , gran parte de la cual vive adherida a los nódulos o en el sedimento inmediatamente debajo de ellos. [34] [28] La minería de nódulos podría afectar decenas de miles de kilómetros cuadrados de estos ecosistemas de aguas profundas, y los ecosistemas tardan millones de años en recuperarse. [28] Provoca alteración del hábitat, mortalidad directa de criaturas bentónicas o asfixia de los filtradores por los sedimentos. [35] Debido a la complejidad y lejanía de las profundidades marinas , los científicos ambientales trabajan en una situación de escaso conocimiento, con muchas lagunas y una alta incertidumbre. Sin embargo, existen varias fuentes de impactos acumulativos causados dentro de una operación minera que deben considerarse. Estos impactos pueden ser causados directamente por las propias actividades mineras, pero también ocurren como impactos indirectos, como columnas de sedimentación y disposición. [36] La misma actividad minera puede causar múltiples impactos, pero afectar el medio ambiente de las profundidades marinas de diferentes maneras.
Estos podrían incluir:
Los vehículos recolectores del tamaño de un camión volquete que recorren el fondo marino en busca de sedimentos que contengan nódulos destruyen necesariamente la parte superior del fondo marino, a menudo a más de tres kilómetros por debajo de la superficie. [37] Los científicos descubrieron que los vehículos recolectores pueden tener efectos físicos y biológicos duraderos en el fondo marino y causar una alteración de varios ecosistemas de aguas profundas que los científicos todavía están trabajando para comprender. [38] Este método de minería conduce a una inevitable pérdida de vidas entre los animales, mientras que las huellas del arado permanecieron visibles décadas después. [32] Estimaciones de crecimiento recientes sugieren que las " funciones biogeoquímicas mediadas por microbios " [38] necesitan más de 50 años para volver a su estado inicial intacto. El estudio de impacto DISCOL [39] tuvo como objetivo revelar los posibles impactos a largo plazo de las perturbaciones relacionadas con la minería en aguas profundas en la integridad del fondo marino mediante la revisión de huellas de arado de 26 años de antigüedad. Si bien aparecieron nódulos fuera de las vías espolvoreadas con sedimentos, las propias vías de arado estaban claramente desprovistas de nódulos. [38]
Los contratos para explorar en busca de nódulos de manganeso suelen ser para áreas de hasta 75.000 km2, pero el área total afectada por las extracciones es mucho mayor. Se puede suponer que la extensión del lecho marino físicamente alterado en una sola zona de contrato minero oscila entre 200 y 600 km2 cada año, lo que equivale al tamaño de una gran ciudad. [33] Pero no sólo el fondo del océano se ve directamente afectado por las extracciones, sino todo el ecosistema marino .
Los robots mineros que operan en el fondo marino emiten columnas de sedimento, que podrían cubrir la fauna de la zona circundante al lugar de la mina y, por tanto, tener un gran impacto en el ecosistema del fondo marino. [32] Los penachos producidos contienen una mezcla de material disuelto y partículas suspendidas de diversos tamaños. El material disuelto es transportado inextricablemente por el agua que lo contiene, mientras que las partículas en suspensión tienden a hundirse. [40] El área contenida se puede estimar mucho mayor que el área minada real, ya que las partículas más finas y el material disuelto serán transportados a distancias mayores lejos del área minada real. Por lo tanto, las acumulaciones de material de la pluma en el fondo marino serán más espesas y contendrán partículas más grandes cerca de la fuente de la pluma. [40]
Además de las columnas de humo creadas por las actividades mineras en el fondo marino, también deben considerarse las columnas de descarga que se crearán por el retorno del exceso de agua. El exceso de agua se produce durante el proceso de deshidratación a bordo del buque de superficie, así como cuando los lodos de mineral se transportan desde el buque nodriza a las barcazas de transporte. [33] Por lo tanto, las predicciones sobre el impacto neto de las columnas de humo deberían considerar una serie de escenarios. [40] Aún quedan muchas incógnitas, los científicos advierten que podría haber impactos tóxicos . [32]
El sonido generado por el hombre puede causar daños directos a los animales marinos , ya que muchos de ellos utilizan el sonido como principal modo de comunicación. El ruido de fondo extremo causado por las máquinas mineras puede interferir con la comunicación entre animales y limitar su capacidad para detectar presas. Además, el ruido y las vibraciones pueden afectar los sentidos y sistemas auditivos de los animales marinos. [33] El ruido puede producirse durante diferentes procesos de la minería en aguas profundas:
El buque de superficie produce varios sonidos de alta intensidad, causados por ejemplo por las hélices, motores, generadores y bombas hidráulicas. También es importante tener en cuenta el hecho de que el barco funcionará de forma casi continua durante muchos años durante el contrato minero, que suele durar entre 20 y 30 años.
Las actividades mineras podrían perjudicar la alimentación y reproducción de especies de aguas profundas mediante la creación de un intenso ruido y contaminación lumínica en un entorno naturalmente oscuro y silencioso. [41] La contaminación lumínica es otro factor importante que causa impactos ambientales en la vida marina. La luz que se utiliza para hacer posible el trabajo minero submarino podría atraer o repeler a algunos animales de la especie; las luces brillantes también pueden cegar a ciertos animales marinos. Las luces potentes utilizadas en los buques y barcos pueden influir tanto en las aves como en los animales cercanos a la superficie. [33]
Todavía existe un vacío en la investigación sobre cómo reducir estos impactos ambientales. Esto se debe en parte a que todavía es necesario descubrir e investigar mucho más todo el ecosistema oceánico. Algunos científicos sugieren que una posibilidad sería reducir el peso de los vehículos mineros. Esto podría reducir la compactación y disminuir la cantidad de sedimentos alterados en la parte trasera del vehículo. [42] Dado que muchos mares profundos dependen en gran medida del sustrato duro de los nódulos de manganeso en su cadena alimentaria, otra opción sería dejar al menos algunas huellas de nódulos y no recolectarlos. Debido a su extremadamente larga tasa de crecimiento, los nódulos de manganeso extraídos no volverán a aparecer hasta dentro de millones de años. Para combatir esto, la distribución de nódulos de reemplazo fabricados podría ser una opción. Pero estas posibilidades también deben explorarse más a fondo. El efecto de mitigación más beneficioso sería una reducción de las columnas de sedimentos y su dispersión, ya que no sólo afectan el entorno inmediato, sino que también afectan al ecosistema a distancias considerables de los lugares de recolección de nódulos [42] . Los estudios experimentales realizados en la década de 1990 concluyeron en En parte, la minería de prueba a una escala razonable probablemente ayudaría a limitar mejor los impactos reales de cualquier minería comercial. [43]
El lento potencial de recuperación de los ecosistemas puede considerarse una de las principales preocupaciones de la minería de nódulos. Las zonas del fondo marino que contienen nódulos se verán enormemente perturbadas y la recuperación de la epifauna es excepcionalmente lenta dentro de las zonas minadas. Una proporción significativa de los animales depende de los nódulos, que les crean un sustrato duro. Estos sustratos no volverán hasta dentro de millones de años hasta que se formen nuevos nódulos. [33] Los nódulos crecen desde unas pocas hasta unas pocas decenas de milímetros por millón de años. Su ritmo de crecimiento extremadamente lento no es continuo ni regular y difiere según el entorno y la superficie. También es posible que no crezcan en absoluto o queden completamente enterrados durante períodos de tiempo. [44] En total, los nódulos de manganeso crecen a una media de 10-20 mm por millón de años y suelen tener una edad de varios millones de años, si no se extraen. [30] Debido a que muchas especies de aguas profundas son raras, longevas y de reproducción lenta, y debido a que los nódulos polimetálicos (que pueden tardar millones de años en desarrollarse hasta alcanzar un tamaño aprovechable) son un hábitat importante para las especies de aguas profundas, los científicos están Es bastante seguro que algunas especies se enfrentarían a la extinción debido a la eliminación de su hábitat debido a la minería. Los ecosistemas afectados requerirían períodos de tiempo extremadamente largos para recuperarse, si es que alguna vez se recuperan. [41] La minería de nódulos podría afectar a decenas de miles de kilómetros cuadrados de ecosistemas de aguas profundas , y los ecosistemas tardan millones de años en recuperarse.