很快,人类就会把挖矿车开进千米深海中了 | 近未来 ㉕

商业

01-03 19:27

19 世纪的法国科幻小说家儒勒·凡尔纳在他的成名作《海底两万里》中,描述过这样一个片段:

「这些矿藏分布在海水下面,像纽卡斯尔的煤坑一样,就在这地方,穿上潜水衣,手拿锄和铲,我的船员们负责去采煤,我因此用不着向地上的煤矿要煤。」

「海底采矿」并不是凡尔纳空想的情节,事实上早在 16 世纪起,英国人就已经在北海和北爱尔兰水下 100 米深的区域成功开采出煤矿,而日本最早的海底采煤行动同样能追溯至 1880 年。

也是从煤矿开始,人类逐渐意识到,大海就像是一个取之不尽的巨大宝库,潜得越深,便会有越来越多新发现,不断刷新着我们的认知。

然而,比起那些未曾记载过的新物种,开采商、大公司乃至是各国政府显然对埋藏于海底的矿产更感兴趣,那里蕴藏着大量的镍、钴、锰和铝金属,它们都是生产智能手机、电动车锂离子电池的关键原料。

▲ 图片来自:Nationalgeographic

在过去,商业性质的深海采矿行动仅限在各国领海内进行,并未扩展至广阔的的国际公海,但如今随着陆地和沿海矿藏几乎被开发殆尽,以及各类消费电子产品、电动汽车对电池需求的日益增长,深海区域已然成为了人类下一个目标。

为了解决公海领域采矿所带来的问题,联合国下属的「国际海底管理局(ISA)」机构目前正在拟定一份「开采行为准则」,目标是在 2020 年年底前,让所有签署了《联合国海洋法公约》的 168 个成员国达成共识,让开采商能够在几个指定的国际海域进行商业化采矿。

另一边,不少科学家和环境保护组织则对开采商们即将到来的行动感到担忧。

他们向国际海底管理局发出警告,称在人类对于深海环境的了解尚不充分,甚至还有很多新物种未被发现之前,贸然地进行开采,只会对深海环境造成不可逆的破坏,重蹈人类在陆地采矿的覆辙。

地球的未来,以及深海中的亿万生灵,此刻都悬在我们的一念之间。

沉没的宝藏

广义上的「深海」区域,在国际上已有明确定义。它一般是指水深 200 米以下的区域,总面积约占全球海洋的 65%,同时占地球总表面积的 45% 左右。

尽管深海区占据着地球如此多的面积,但人类曾在几个世纪内都认为这些地方不会存在生命——毕竟这里不光是阳光照不进来,也不可能有空气,温度大度都在零度以下,更别说还有巨大的压强存在。

▲ 借助饱和潜水的方式,潜水员可以在高压状态中持续停留作业。图片来自:Atlas Obscura

生理学家曾计算过,在不携带装备的情况下,人类的潜水极限深度大概在 100 米左右;而在外部装备的帮助下,借助「饱和潜水」的方式,人类已经能在三四百米的水深下展开徒手作业。

在法国,这个深度甚至可以达到 700 米左右,也是目前人类在水下舱外能承受的最高压力纪录。

▲ 借助载人深潜器,人类已经能到达马里亚纳海沟万米之深。图片来自:oceanjunkies

但再进一步,我们就真的只能坐进潜艇或其它深潜器内,借助探照灯和外延的机械臂来完成探索工作了。所以你显然不能指望,人类可以像在陆地一样,开着矿车在深海平原上纵横驰骋。

▲ 深海采矿的专用挖矿机。图片来自:savethehighseas

你真正会看到的深海用矿机,长着都和坦克差不多,有的重量甚至达到了蓝鲸的两倍多。它们配有巨大的履带、犁刀或螺旋状的滚筒,到达海底后便会像吸尘器一般将夹杂了矿石的沉积物吸入,或是用滚动链齿将海平面挖开,再通过好几公里长的垂直管道泵输送到海面上的矿船上。

对大部分开采商来说,深海内最具吸引力的是三种矿物,包括多金属结核、从热泉喷口喷出的多金属硫化物,以及覆盖在海底山上的富钴结壳。

以多金属结核为例,这种通体黑色、和马铃薯差不多大小的球体石块,主要分布在深海平原的细粒沉积物中,它一般含有多种金属,包括锰、铁、铜、镍、钴、铅和锌,还含有少量贵重金属,例如钼、锂、钛和铌等。

▲ 三种最主要的海底矿产都会有不同的地形,开采方式也会有所不同

目前,多金属结核商业开采最深入的区域是位于太平洋东部的克拉里昂-克利珀顿区(CC 区),该区域的水深达到了 3500-5500 米,仅能依靠专业的深海开采设备才能到达。

但仅仅是这一处矿床所蕴含的锂离子电池原料——镍、钴和锰,就已经超过了目前陆地上已知的这三种矿产资源的总和。

面对如此庞大的资源储量,任何开采商乃至是国家政府都会希望从中分得一杯羹,只不过在国际海底管理局的规定完成前,公海领域只允许进行勘探性质的行动。

当然,这并不妨碍一些开采商在别国的领海内开展采矿尝试。

一次失败的教训

全球第一家获得深海采矿许可的是加拿大的鹦鹉螺矿业(Nautilus Minerals)公司,它们之所以会用「鹦鹉螺」这个名字,大概也是有意向史上第一艘动力潜艇致敬。

不过,这家公司的采矿地并不是在加拿大海域内,而是南太平洋西部的一个岛国:巴布亚新几内亚。

报道称,当时鹦鹉螺矿业公司和巴布亚新几内亚政府进行了几次会议,已经获得了在俾斯麦海进行开采的许可,采矿区位于深度 1600 米的海底。

鹦鹉螺矿业公司还将这个项目命名为「索尔瓦拉 1 号(Solwara 1)」。

「索尔瓦拉 1 号的矿床铜含量为 7.2% ,而如果你看一下陆地相同的铜矿,你会发现它们大部分的铜含量还不到 0.7%。」

负责该业务的鹦鹉螺矿业副总裁亚当·赖特(Adam Wright)说道,在他看来,陆地采矿会破坏大片树木和地表土壤,而海底采矿则可以有效避免这些问题出现。

▲ 图片来自:Futuretimeline

从技术层面上说,矿产行业也已经对深海开采有了充分准备。一部分原因得益于海洋油气开采的成熟化,让不少基础装备与组件都可以直接应用在深海采矿中,加上多年的勘探测试,也间接推动了像深海矿车这类装备的进步,剩下的就是在具体的商业化项目上进行论证。

▲ 鹦鹉螺矿业开采的多金属硫化物,主要分布在热泉喷口处,因地壳中排出的热水与冷水相激,形成含有铁、银和金等金属的固态物

但与此同时,来自阿拉斯加大学的海洋保护教授理查德·施泰纳(Richard Steiner)博士却对鹦鹉螺公司前期提交的环境影响评估报告提出质疑

他认为,该公司在开采时会对上万个热泉喷口造成破坏,这将直接杀死依附其上的生物,哪怕是人类还对它们一无所知。

「该项目很可能会对一些全球极为罕见、以及人类了解甚少的生物群落造成长期影响,甚至是灭绝;同时,与规模和风险相比,项目本身也无法为巴布亚新几内亚的人民带来对等的益处。」

还有人表示,开采船和海底机器的长期运作会产生大量的噪声,这会让那些靠声音来判断方位的深海动物失去相互交流和聆听周围环境的机能,甚至会进一步赶跑鱼群,影响当地的渔业捕捞。

▲ 图片来自:3cr

可就算存在这些环境隐患,乃至是引发了公众抗议,巴布亚新几内亚政府依旧被采矿本身可能会带来的收益所触动(该政府控股的公司在该项目占比 15%),并最终批准了开采许可。

这其实和另一个矿产大国刚果的情况很相像——两者本身都拥有丰富的自然资源,但却因国力贫困无力开采,只能依靠和发达国家的开采商进行交易合作来确保收入。

▲ 图片来自:Financial Times

不过,这个本该在 2019 年初启动的项目,之后却因鹦鹉螺矿业和巴布亚新几内亚政府之间的纠纷导致中断,连原本花数亿重金制造的深海开采船都只能卖给另一家公司。

2019 年 1 月,鹦鹉螺矿业公司承认,它正在寻求融资以解决其债务问题,但到了 3 月,该公司的几名董事选择离职,随后该公司便被加拿大证券交易所摘牌,基本宣告索尔瓦拉 1 号项目的失败。

在鹦鹉螺矿业失势后,该公司的早期投资者又重新扶持了一家名为「深绿(DeepGreen)」的新矿业公司,还一改之前鹦鹉螺矿业咄咄逼人的姿态,从最开始就强调环境保护的重要性,而且声明不会采取爆破、钻井等粗暴手段,试图树立一个更合乎道德的企业形象。

也有人认为,深绿矿业的「环保营销」其实是在为深海采矿行动寻找合理性说辞,因为这件事的本质依旧没有改变:

「这终究会破坏一个新的地球领域,只要开了头,就不会停止。」

电池的依赖

过去几年,那些和我们关系密切的设备都与锂离子电池的发展有着不少关系。小至智能手机、无人机和各种可穿戴设备,大到电动汽车和代步工具等,基本都将锂离子电池作为标配。

出于对能源和成本方面的考虑,如今,不少大型科技公司也已经加快了对金属原料的控制,以确保电池的稳定供应。

2018 年,彭博社就曾报道称,苹果与刚果当地的采矿公司进行谈判,希望达成一项长达 5 年、确保每年数千吨钴矿供应的合作,这些钴原料将应用在苹果旗下的 iPhone、iPad 和 MacBook 等设备的电池中。

目前,全球每年的钴矿大约有 25% 都被用于智能手机,而光是刚果一个国家,就供应着全球约 60 % 的钴,有关其采矿业腐败和使用童工的指控在近几年里也被屡次提及

▲ 过去几年钴的价格快速上涨,但去年出现了急剧下跌。

我们还不能忽视正在兴起的电动车领域,锂离子电池同样被视为是电动车大规模量产的一道阻碍。

此前,马斯克就曾在股东大会上放言,称如果特斯拉想要进一步扩大产量和阵容,不排除会直接涉足上游的矿产开采业务;与此同时,特斯拉也在不断加强和多个电池供应商的合作,还希望制造出不含钴原料的新型电池

在去年 5 月,特斯拉的电池供应经理在一场闭门会议上表示,特斯拉预计部分金属原料如铜、镍和锂将出现供应紧张的状况,而这些都是生产电池和其它能源部件的关键。

当然,采矿并不是获得金属原料的唯一选择,比如苹果也在推行二次回收设备的政策,但显然无法抵消更大量的消耗。

至于寻找到锂离子电池的替代品,则更像是一个遥遥无期的事情。

谁来决定大海的未来?

截止到今天,有关深海采矿的争议正在继续,但无论持支持态度的开采商和国际海底管理局,还是反方的环保组织和部分科学家,双方都会拿出对自己有利的观点,唯一缺失的是真正具有说服力的勘探数据。

由于技术和财力上的限制,此前大部分深海区域从未有过考察,更别说验证海底采矿对生物和环境带来的影响,少数试验只是使用一些小型机器来模拟矿机作业,要不就是实验室的模拟推论,但覆盖面还不够广。

▲ 图片来自:Discol

目前,针对深海采矿影响分析的最大规模试验还是在三十多年前进行的。科学家 Thiel 当时使用了一个宽 8 米的爬犁模拟矿机采矿,在海底扬起了一大片如同云雾般的泥沙,这些沉积物之后会沉降下来覆盖大部分区域,让海底生物被掩埋,直至窒息而死。

原因在于,千米下的深海往往都是极为清澈的,那里的生物也适应了这样的环境,但谁都不知道它们是否也能适应夹杂了泥沙的浑浊水流。

在这次试验后,Thiel 还多次重回试验点查看,发现该区域的生态和一些生物始终没能恢复到原样,这虽然能说明一些问题,但依旧很难让研究人员对实际的风险进行量化。

国际海底管理局的科学顾问团在接受《自然》杂志采访时也表示,大家都知道深海采矿会对生物带来影响,但这究竟会带来整个物种的灭绝,还是只限定在采矿区内?这个问题很复杂,仍然需要长期的环境基准研究。

▲ 图片来自:Earth

目前,国际海底管理局则更倾向于让采矿行动和环境评估两件事并行前进。ISA 秘书长迈克尔·洛奇(Michael Lodge)就认为,采矿的同时也会有持续的监测数据,人们可以在此基础上确定标准,并不断修改和改进。

而前鹦鹉螺矿业的创始人,现任深绿矿业公司负责人的大卫·海登(David Heydon)在接受《大西洋月刊》采访时则强调,如果人类继续靠陆地上的化石燃料来维持,地球终将走向毁灭。

「假如我们地球上一共有 10 亿辆电动汽车,将陆地上现有的矿产资源增加几倍,都不见得能够满足需求,但深海开采可以很好地解决这个问题。你不会看到童工,也不会有森林的砍伐,我们也会尽可能地将水下干扰降至最低点。」

如今,国际海底管理局已经签署了 30 份深海采矿合同,这些开采商都拥有缔约国的担保,合同的有效期为 15 年,只要确定了「行为准则」,它们就可以在数个指定区域正式开展商业化采矿行动。

某种程度上说,有关深海采矿的争论其实早已结束,当许多国家开始寻求全面电子化、智能化的改革,而各类新兴的科技产品在引领着消费者远离传统化石燃料之时,到深海寻求更丰富的矿藏,已经变成了必然选择。

一名负责荷兰深海矿机开发的工程师这样说道

「只要我们对这些金属原料的需求不断上涨,这种事情迟早会发生——毕竟它们就躺在海底。」

题图来源:Nautilus

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