Meeresboden-Gesteine fangen bei Labortests Feuer
Zwei von 57 hydrothermalen Gesteinsproben entzündeten sich spontan und erreichten Temperaturen über 100 °C.
Metallreiche Gesteine, die aus dem Pazifischen Ozean geborgen wurden, begannen zu rauchen und sich zu erhitzen, als Forscher sie im Labor zerlegten. Dies unterstreicht eine potenzielle Brandgefahr beim Abbau von sulfidischen Ablagerungen am Meeresboden. Zwei von 57 hydrothermalen Gesteinsproben, die während einer Expedition im Jahr 2022 in der Escanaba-Trog-Region vor der Grenze zwischen Oregon und Kalifornien gesammelt wurden, setzten sich nach der Gefriertrocknung spontan in Brand.
Die Temperaturen überschritten 100 °C, und die Originalproben oxidierten vollständig. Das geht aus einer Studie des US Geological Survey hervor, die in „Scientific Reports“ veröffentlicht wurde. Die Ergebnisse wurden am 7. Oktober von der Bundesbehörde vorgestellt.
„Die Wärmeproduktion durch exotherme Reaktionen wurde bei SMS-Ablagerungen (Seafloor Massive Sulphide) noch nicht untersucht, birgt jedoch das Potenzial für rasch auftretende Brände an Bord von Schiffen“, schrieben die Forscher. Sie bezogen sich dabei auf massive sulfidische Ablagerungen am Meeresboden.
Besondere Handhabung erforderlich
Die Ergebnisse heben besondere Handhabungsaspekte hervor, die für Ablagerungen gelten, die sich um hydrothermale Quellen gebildet haben, wo metallreiche Fluide auf kaltes Meerwasser treffen. Diese unterscheiden sich in Zusammensetzung und Struktur von den polymetallischen Knollen, die von The Metals Company (Nasdaq: TMC) und Deep Sea Minerals (CSE: SEAS) abgebaut werden sollen.
Die Forscher sammelten die Gesteine mit einem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug (ROV), um vier Regionen des Escanaba-Trogs zu untersuchen. Vierzig Proben enthielten Metallsulfide als Hauptbestandteil. Die beiden Proben, die in Brand gerieten, bestanden überwiegend aus nanokristallinem Marcasit, einer Form von Eisensulfid, die aus extrem kleinen Kristallen besteht. Er hatte ein früheres Mineral, Pyrrhotin, ersetzt, wobei er dessen blattartige Form bewahrte. Diese Umwandlung hinterließ kleine Kristalle und Porenraum, was den Kontakt mit Sauerstoff erhöhen und das Material reaktiver machen könnte.
Die Forscher prüften, ob petroleumähnliches Material, das mit den Ablagerungen verbunden ist, die Verbrennung erklären könnte. Ihre Analysen deuteten stattdessen auf Reaktionen hin, die die Sulfidminerale involvierten.
Die Laborhandhabung bietet eine wichtige Qualifizierung. Die Gesteine waren gefriergetrocknet worden, und die beiden reaktiven Proben begannen, spürbare Wärme und Rauch zu entwickeln, als sie per Hand zerbrochen wurden, um in einen Zerkleinerungsbehälter zu passen, bevor der mechanische Brecher gestartet wurde. Die Laborergebnisse bieten einen frühen Hinweis darauf, wie bestimmte Meeresbodenminerale während der Verarbeitung reagieren könnten; weitere Tests sind erforderlich, um ihr Verhalten unter kommerziellen Betriebsbedingungen zu bewerten.
Risiken an Bord von Schiffen
Selbsterwärmung und Verbrennung von Sulfiderzen sind im terrestrischen Bergbau bereits dokumentiert. Die Frage ist, ob jüngere Meeresbodenablagerungen mit unterschiedlichen Mineraltexturen und Umweltbedingungen andere Vorsichtsmaßnahmen erfordern. Die Autoren legen nahe, dass dies der Fall sein könnte.
Moderne sulfidische Ablagerungen am Meeresboden sind viel weniger verdichtet und geologisch verändert als antike Ablagerungen, die an Land abgebaut werden, was sie möglicherweise reaktiver macht. Auch die Art und Weise, wie Betreiber mit dem Material umgehen, könnte eine Rolle spielen. Das Zerbrechen von Gestein unter Wasser könnte dazu führen, dass Wärme abgeführt wird und das Risiko der Selbsterwärmung sinkt. Weiteres Zerkleinern an Bord von Schiffen oder eine übermäßige Entfernung von Wasser könnte es hingegen erhöhen.
Die Autoren fordern dedizierte Risikobewertungen und ingenieurtechnische Kontrollen, falls der Abbau von massiven sulfidischen Ablagerungen am Meeresboden fortgesetzt wird, wobei die Eigenschaften der einzelnen Ablagerungen die Vorsichtsmaßnahmen leiten sollten.
„Die neuen Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass einige SMS-Gesteine physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, die dazu führen können, dass sie sich sehr anders verhalten als vergleichbare Mineralablagerungen, die an Land abgebaut werden“, sagte die Behörde.
Für deutsche Anleger ist der Befund vor allem für die Bewertung von Tiefseebergbau-Projekten relevant. Umweltgruppen warnen ohnehin, dass der Abbau von Meeresbodenmineralien empfindliche marine Lebensräume schädigen und Ökosysteme stören könnte. Die nun dokumentierte Brandgefahr kommt als zusätzlicher technischer und sicherheitstechnischer Aspekt hinzu, der die Kosten und Risiken künftiger Förderprojekte beeinflussen könnte. Betroffen sind Rohstoffe wie Kobalt, Kupfer, Graphit, Mangan, Nickel und Spezialminerale, die für die Energiewende und Elektromobilität eine zentrale Rolle spielen.