Free Press

1972 vågade sig en ung ekolog vid namn Hjalmar Thiel till en avlägsen del av Stilla havet som kallas Clarion-Clipperton-zonen (CCZ). På havsbotten där finns en av världens största outnyttjade samlingar av sällsynta jordartsmetaller. Cirka 4 000 meter under havsytan finns det i CCZ:s avgrundsdjup triljoner polymetalliska knölar – potatisstora avlagringar fyllda med koppar, nickel, mangan och andra värdefulla malmer.

Thiel var intresserad av regionens i stort sett ostuderade meiofauna – de små djur som lever på och mellan knölarna. Hans resekamrater – blivande gruvarbetare – var mer angelägna om att skörda dess rikedomar. ”Vi hade många bråk”, säger han. På en annan resa besökte Thiel Röda havet tillsammans med blivande gruvarbetare som var angelägna om att utvinna potentiellt värdefulla malmer ur regionens metallrika leror. Vid ett tillfälle varnade han dem för att om de gick vidare med sina planer och dumpade sitt avfallssediment vid havsytan skulle det kunna kväva små simmare som plankton. ”De var nästan redo att dränka mig”, minns Thiel om sina följeslagare.

I en senare konfrontation ifrågasatte Thiel – som var vid universitetet i Hamburg i Tyskland – hur industrin planerade att testa miljökonsekvenserna av havsbottenbrytning. Han fick ett kortfattat råd om att göra sitt eget test. Så det gjorde han 1989.

Trettio år senare är det test som Thiel och en kollega utarbetade fortfarande det största experimentet någonsin om de potentiella effekterna av kommersiell djuphavsbrytning. Det enkla försöket, som kallades DISCOL, gick ut på att kratta mitten av en cirka 11 kvadratkilometer stor tomt i Stilla havet med ett 8 meter brett redskap som kallas plogharv. Den simulerade gruvdriften skapade en plym av störda sediment som regnade ner och begravde större delen av undersökningsområdet, vilket kvävde varelser på havsbotten. Testet avslöjade att effekterna av havsbottenträdandet sträckte sig längre än någon hade kunnat föreställa sig, men man utvann faktiskt inte några stenar från havsbottnen, vilket i sig självt skulle ha förstört ännu mer marint liv.

Det har gjorts många försök att vidareutveckla DISCOL:s grundläggande tillvägagångssätt, men inget av dem har lyckats, främst på grund av tekniska och ekonomiska svårigheter. Det senast planerade gruvförsöket, som gick ut på att testa en robotknölskördare i CCZ i april i år, avbröts i sista minuten på grund av ett tekniskt fel. Försöket, som planerades av den belgiska entreprenören Global Sea Mineral Resources, skulle ha gett forskarna ett bättre grepp om effekterna av gruvdrift på havsbotten genom att använda en 25-tons traktor för att plöja havsbotten.

”Detta var definitivt ett stort bakslag, eftersom det verkligen var den enda möjligheten att ens försöka börja se hur dessa stora, tunga maskiner interagerar med havsmiljön”, säger Kristina Gjerde, politisk rådgivare för högsjöfarten vid Internationella naturvårdsunionen i Cambridge, Massachusetts.

Så har djuphavsbrytningens oroliga utveckling varit ända sedan ivriga industrialister för nästan ett halvt sekel sedan bevisade att det var tekniskt möjligt att utvinna sällsynta metaller och mineraler från havsbotten. Företag och nationer har ofta lovat att de snart skulle börja dra upp värdefulla malmer ur djupet, men de kommersiella ansträngningarna har inte lyckats ta fart av en rad olika anledningar – särskilt de enorma initiala kostnaderna, det historiskt sett låga värdet på djuphavsmalmer och bristen på regleringar, vilket har bidragit till att investerarna har varit tveksamma.

”Tekniken finns tillgänglig – det är den finansiella och rättsliga osäkerheten som har hållit branschen tillbaka”, säger Govinder Singh Chopra, grundare av SeaTech i Singapore, en konstruktör av stödfartyg för djuphavsbrytning.

Nu verkar det som om denna spirande industris tid har kommit. En växande efterfrågan på batterier för att driva elbilar och lagra vind- och solenergi har drivit upp kostnaderna för många sällsynta jordartsmetaller och stärkt affärsidén för havsbottenbrytning. Dessutom ska branschens efterlängtade regler – i form av en gruvkod – vara klara 2020, vilket innebär att en process införs genom vilken entreprenörer kan ansöka om 30-åriga licenser för att bryta tilldelade ”ansökningsområden” i delar av den internationella havsbottnen, t.ex. i CCZ. Gruvarbetare utforskar redan den potentiella rikedomen i dessa områden, men ingen kommersiell utvinning kommer att påbörjas förrän bestämmelserna är på plats. Investeringarna i denna industri ökar nu.

Förra månaden meddelade ett nystartat företag vid namn DeepGreen i Vancouver, Kanada, att det samlar in 150 miljoner US-dollar för att börja utforska mineralrikedomar i en del av Stilla havet – ett tecken på ett växande förtroende för industrins framtid.

Både vetenskapsmän och miljövårdare oroar sig dock för att skapandet av regleringar kommer att uppmuntra industrin att börja bryta gruvor långt innan det finns tillräckligt med information om hur verksamhetsutövarna kan undvika att orsaka allvarlig miljöskada. De få uppgifter som finns tyder på att djuphavsbrytning kommer att få förödande och potentiellt oåterkalleliga effekter på det marina livet.

Sedan DISCOL-experimentet avslutades har forskare återvänt till platsen fyra gånger, senast 2015. Platsen har aldrig återhämtat sig. I de plöjda områdena, som fortfarande är lika synliga i dag som för 30 år sedan, har karakteristiska djur som svampar, mjuka koraller och havsanemoner knappt återvänt. ”Störningen är mycket starkare och varar mycket längre än vi någonsin skulle ha trott”, säger Thiel.

Den lugna platsen

Djuphavet – som vanligtvis definieras som området under 200 meter – är en värld av ytterligheter. Temperaturen nära havsbotten ligger på många ställen nära 0 °C, det finns nästan inget ljus och trycket kan överstiga 1 000 bar, vilket motsvarar att ett par elefanter står på din stortå. Men ändå frodas livet. Djuphavet innehåller ett stort antal ekosystem som forskarna knappt har börjat studera.

Minörer har fokuserat på tre typer av miljöer att utforska för potentiell skörd. Avgrundsslätter som CCZ är översållade med metallknölar som bildas under miljontals år när mineraler fälls ut runt fisktänder, ben eller andra små föremål. Dessa områden är några av de tystaste och mest avlägsna ekosystemen på planeten, där fina sediment regnar ner med en hastighet av ungefär en centimeter vart 1000:e år. Denna lågenergimiljö är hemvist för polychaetmaskar, kräftdjur, svampar, sjögurkor, sjöstjärnor, brittlestrar, sjöborrar och olika djuphavsfiskar, liksom otaliga mikrobiella arter och små sedimentlevande varelser.

En annan typ av mineralavlagringar är den metallrika skorpan som täcker undervattensberg, som höjer sig tusentals meter ovanför de avgrundsdjupa slätterna. Dessa skikt är packade med högvärdiga metaller som kobolt, platina och molybden. Miljön på sjöfjäll domineras av koraller, svampar och andra filterätare samt tonfisk, hajar, delfiner och havssköldpaddor.

En tredje form av mineralfyndigheter som väcker uppmärksamhet är massiva sulfider – rika på koppar, bly, zink, guld och silver. Dessa malmer bildas kring utbrott av överhettat vatten som uppstår längs de vulkaniska åsar som löper genom havsbassänger. I de hydrotermiska skorstenarna lever djur som den lilla, blinda yetikrabban (Kiwa tyleri) med sitt karakteristiska blonda, pälsiga hår, och sköldpaddssnigeln (Chrysomallon squamiferum), som skyddar sitt mjuka inre med ett skal av järn, och som är det första djuphavsdjuret som förklarats utrotningshotad på grund av hotet från gruvbrytning.

I åratal antogs det att den första djuphavsmiljön som skulle exploateras skulle vara hydrotermiska skorstenar i Papua Nya Guineas territorialvatten. Nautilus Minerals i Toronto, Kanada, drev detta projekt, men ekonomiska svårigheter och lokalt motstånd gjorde att projektet spårade ur och lämnade CCZ som den mest sannolika testbädden för djuphavsbrytning. Uppskattningar tyder på att knölarna i den regionen innehåller mer kobolt, mangan och nickel än summan av alla kända fyndigheter på land (se ”Sjunkna skatter”). CCZ sträcker sig från Hawaii till Baja California-halvön och är lika brett som det sammanhängande USA.

Företagen går stadigt framåt med planer på att exploatera mineralerna i CCZ. International Seabed Authority (ISA) – ett organ med 168 medlemmar som skapats av FN för att både främja och reglera gruvdrift på havsbotten – har under det senaste decenniet beviljat 29 prospekteringslicenser för entreprenörer som sponsras av nationella regeringar för att utforska mineralrikedomar på ett antal djuphavsplatser. Av de beviljade licenserna gäller 16 för CCZ, och dessa täcker ungefär 20 % av det totala området.

Sedan Thiels första besök i området 1972 har forskare utforskat det i mycket större detalj. Djuphavsbiologen Craig Smith vid University of Hawaii i Honolulu har tillbringat 30 år med att studera samhällena i CCZ, där han har samlat in sjögurkor, sjöborrar, mjukkoraller, sjöstjärnor, sjöanemoner, maskar och mycket mer. Ungefär 90 % av de djurarter som hans grupp har samlat in är nya för vetenskapen eller obeskrivna. Bland dessa finns sällsynta arter som inte finns någon annanstans i djuphavet. Smith tror att forskarna även nu bara har tagit prover på 0,01 % av CCZ:s totala yta.

I ett enda brittiskt ansökningsområde på 55 000 kvadratkilometer blev Smith och hans kollegor förvånade över att de kunde samla in mer än 1 000 djurarter, vilket de uppskattar är mindre än hälften av det totala antalet som lever där. ”Och då har vi inte räknat med mikroberna, som det finns över 100 000 olika arter av”, säger Smith. ”Vi förväntar oss att det finns tusentals arter som är unika för CCZ”, säger han. ”Jag har studerat den biologiska mångfalden där i årtionden, men vi vet fortfarande inte så mycket.” Vissa av arterna kan ha små utbredningsområden, så om de skulle utplånas skulle det vara ett globalt utdöende.

Data luckor

Och även om djuphavsbrytning hotar vissa av dessa arter har den också ökat medvetenheten om den biologiska mångfalden i havsbottenmiljön. Enligt lag är gruvföretag skyldiga att bedöma vad som lever i deras ansökningsområde, och Smith och många andra djuphavsbiologer utför ekologiska undersökningar för att hjälpa företagarna att fastställa denna baslinje. Och blivande gruvarbetare kan utföra tester för att förstå hur deras utrustning kommer att påverka miljön de arbetar i.

Syftet med sådana studier är att hjälpa gruvarbetare och ISA att minska eventuella skador från industrin och att utveckla miljöhanteringsplaner. Men många forskare säger att systemet inte har fungerat bra i praktiken, delvis på grund av att kraven på baslinjedata är svaga.

Data har varit konfidentiella, men blir tillgängliga för allmänheten denna månad. ”Det kommer att bli ganska talande eftersom vi för första gången kommer att få en inblick i kvaliteten och kvantiteten på entreprenörernas uppgifter. Min gissning är att många entreprenörer inte sammanställer vad vi skulle betrakta som en grundlig grundbedömning”, säger Daniel Jones, djuphavsekolog vid National Oceanography Centre i Southampton, Storbritannien.

En annan oro bland forskarna är att det inte finns några krav på att testa miljökonsekvenserna av de gigantiska gruvmaskinerna innan den kommersiella utvinningen påbörjas. Sedan 1970 har endast 12 småskaliga tester gjorts av nodulbrytning, varav de flesta med hjälp av ett smalt, cirka 2,5 meter brett instrument för att störa havsbotten. Av dessa anses DISCOL vara det mest avancerade, främst på grund av den bredare plogen, det stora område som täcks och den långa tidsserien av data. ”Alla dessa studier har brister, och DISCOL är också ofullständig, men det är den bästa vi har”, säger Jones.

Många vetenskapsmän och naturvårdare säger att roten till en del av problemen är att ISA har dubbla ansvarsområden. När ISA inrättades av FN 1994 fick den två mandat: att skydda den internationella havsbottnen från allvarlig skada och att utveckla dess resurser och se till att utnyttjandet av dem kommer mänskligheten till godo. (I nationella vatten kan länderna utveckla sina egna regler för gruvdrift på havsbotten, men de måste vara minst lika strikta som de regler som ISA kommer att anta nästa år). ISA är både tjuvjägare och viltvårdaren”, säger Hannah Lily, en sjöfartsjurist vid Pew Charitable Trusts i London, som inte talar på Pew:s vägnar.

ISA har svarat på en del av dessa farhågor. Den säger till exempel att ”en ytterst viktig aspekt av ISA:s mandat är att säkerställa lämpliga miljöbedömningar och skyddsåtgärder i den verksamhet som den reglerar”.

Den säger också att ”dess beslut fattas i samförstånd mellan de 168 länder som ingår i dess medlemskap, där alla länder har en röst”. Hittills har medlemskapet endast godkänt prospekteringsverksamhet.

Den belgiska entreprenören Global Sea Mineral Resources har försvarat hur gruventreprenörerna och ISA går vidare. Företaget säger att ISA har varit proaktiv när det gäller att upprätta en miljöledningsplan som innefattar att avsätta nio områden av särskilt miljöintresse. Avsikten är att hålla dessa områden – cirka 30 procent av CCZ – fria från gruvdrift för att skydda den biologiska mångfalden.

Smortas av sediment

Det dröjer fortfarande nästan ett decennium innan gruvdrift sker i CCZ, om det nu sker, och Global Sea Mineral Resources har som mål att öppna en kommersiell djuphavsgruva senast 2027. När den väl startar kommer scenen på havsbotten att se ut ungefär så här: Robotmaskiner som är lika stora som skördetröskor kommer att krypa fram, plocka upp metallknölar och suga upp de översta 10 centimeterna av mjuka sediment med dem. Eftersom knölarna växer så långsamt kommer brytningen av dem att effektivt ta bort dem från havsbotten för gott, säger forskarna.

Knölarna är en oersättlig livsmiljö för många av de varelser som lever i CCZ. ”För de flesta djur i den direkta närheten kommer gruvdriften att vara dödlig. Den kommer att utplåna de flesta av de stora djuren och allt som är knutet till knölarna. Det är en självklarhet, skulle jag vilja säga”, säger Henko de Stigter, forskare i havssystem vid Royal Netherlands Institute for Sea Research i Texel, vars bedömning delas av många forskare.

Men konsekvenserna av gruvdrift i CCZ skulle vara mycket mer omfattande än att bara döda ekosystemet runt knölarna. När uppsamlarna rör sig över havsbotten skulle de röra upp stora moln av mjuka sediment som skulle spridas, eventuellt i tiotusentals kilometer, innan de så småningom återställs. Vid höga tätheter kan sedimentplymerna begrava och kväva djuren på havsbotten. Hur långt sedimenten kommer att spridas är fortfarande okänt. ”Vi har bara börjat se hur långt plymen sträcker sig och vi är fortfarande mycket långt ifrån att veta vad effekten kommer att bli”, säger de Stigter. Nästa månad kommer han att testa effekterna av en prototyp av en knölskördare i grunda Medelhavsvatten.

Vetenskapsmännen utför också laboratorie- och datorsimuleringar för att bedöma effekterna av de störda sedimenten. En datormodellstudie, som publicerades i januari (B. Gillard et al. Elem. Sci. Anth. 7, 5; 2019), visade att det kan ta upp till tio gånger längre tid för sedimentet att återetablera sig än vad som för närvarande antas, vilket innebär att det förmodligen kommer att färdas längre i vattenpelaren. Och vissa forskare säger att även spårmängder av sediment som rörs upp av gruvdriften kan kväva livet på havsbotten långt borta.

I CCZ kommer knölarna, när de väl har samlats in av en skördare, att transporteras upp i ett kilometerlångt rör till ett stort ytstödsfartyg, som kommer att sortera ut miljontals knölar per dag och återföra avfallssedimentet till havet, vilket skapar ännu en plym. Just nu finns det inte mycket klarhet om var avfallet kommer att släppas ut, delvis på grund av att det är dyrt och tekniskt svårt att återföra sedimentet till havsbottnen. Ett förslag är att återinföra plymen på ett djup av 1 000 meter, fortfarande tusentals meter över havsbotten. Forskare oroar sig för att denna metod skulle kunna skada eller döda livet på mellandjup, precis som Thiel fruktade för 30 år sedan.

Och utan mer information om dessa djuphavsmiljöer vet forskarna inte ens hur de ska definiera riskerna. ”Vad är allvarlig skada? Det finns några tydliga röda linjer, men det finns ännu inget definitivt svar på den frågan”, säger Gordon Paterson, en av tre ekologer som sitter i ISA:s juridiska och tekniska kommission (LTC), som delvis är ett vetenskapligt rådgivande organ. ”Vi förstår att global utrotning är en allvarlig skada och vi vet att störningar i kolinbindningen är en allvarlig skada. Forskare vet att gruvdrift kommer att orsaka lokal utrotning av arter i CCZ, men talar vi om utrotning av arter i hela CCZ eller bara i det utvunna området? Det är komplicerat”, säger han.

Hur man startar en industri

Med tanke på den bristande datamängden arbetar ISA för att bli klar med sina föreskrifter nästa år. Dess råd sammanträdde denna månad i Kingston, Jamaica, för att arbeta igenom ett utkast till gruvkodexen, som täcker alla aspekter – miljömässiga, administrativa och finansiella – av hur industrin kommer att fungera. ISA säger att man lyssnar på forskare och tar hänsyn till deras råd när man utarbetar föreskrifterna. ”Detta är den mest omfattande förberedelse som vi någonsin har gjort för någon industriell verksamhet”, säger Michael Lodge, ISA:s generalsekreterare, som ser gruvkoden som en allmän vägledning, med utrymme för att utveckla mer progressiva standarder med tiden.

Och många vetenskapsmän håller med. ”Detta är mycket bättre än vad vi tidigare har gjort när det gäller olje- och gasproduktion, avskogning eller slutförvaring av kärnavfall”, säger Matthias Haeckel, biogeokemist vid GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel i Tyskland.

Institutionen för industriell gruvdrift har kritiserats av en del forskare för att den endast har sökt expertutlåtanden från de tre ekologerna från LTC. Men Cindy Van Dover, djuphavsbiolog vid Duke University i Durham, North Carolina, säger att ISA får mycket gratis hjälp från forskare som hon själv. ”Det finns mycket vetenskap bakom kulisserna som matas in i ISA”, säger hon.

En annan anklagelse som riktas mot ISA är att den inte är öppen när det gäller hur den fattar beslut; mötena i organisationens juridiska och tekniska kommission är till exempel slutna, och de sammanfattande rapporterna saknar detaljer, säger Gjerde och Jones. I synnerhet är många upprörda över att forskare inte rådfrågas mer i samband med beviljandet av prospekteringslicenser. Förra året fick till exempel Polen rätt att utforska 10 000 kvadratkilometer av den mellanatlantiska åsen för gruvdrift. Det område där anspråken gäller gränsar till Lost City, ett unikt hydrotermalt fält som har öronmärkts av FN:s organisation för utbildning, vetenskap och kultur för att få status som världsarv. Både forskare och naturvårdare har protesterat mot detta beslut. Bland kritikerna finns Gretchen Früh-Green, biolog vid det schweiziska federala tekniska institutet i Zürich, som ingick i det team som upptäckte Lost City år 2000.

Det är också uppenbart att många vill att industrin ska hitta ett bättre sätt att bedöma vilken skada djuphavsbrytning kan orsaka innan kommersiell utvinning påbörjas. ”Som uppfinnare av DISCOL skulle jag säga att vi behöver ett bättre experiment”, säger Thiel. Men entreprenörer säger att det skulle vara oöverkomligt dyrt att genomföra ett fullskaligt gruvförsök.

Insäkerhetsmyndigheten ser en fördel med att gå vidare. ”När man väl har gruvdrift och övervakning kan man utveckla standarder och successivt skärpa dessa standarder när man har en återkoppling från övervakningen av verksamheten”, säger Lodge.

Inte alla är övertygade om att detta avvaktande tillvägagångssätt kommer att fungera. ”Om industrin går så långt, om de investerar pengar, kommer de att vilja ha en viss säkerhet att de kan bedriva gruvdrift. Så att övervaka testet för gruvdrift kommer inte att förändra mycket”, säger Thiel. Jones håller med. ”Reglerna är ganska svåra att ändra när de väl har införts”, säger han. ”Det skulle kräva en överenskommelse mellan många nationer som bara träffas sällan.”

För tillfället har ISA den svåra uppgiften att få sina 168 medlemsnationer att ens komma överens om utkastet till kodex, som naturvårdare och vetenskapsmän hoppas kommer att ålägga industrin att uppträda på ett ansvarsfullt sätt. Därefter kommer det att ta flera år för gruvföretagen att samla in pengar till sina satsningar och att bygga och testa utrustning. Med tanke på dessa begränsningar finns det fortfarande en möjlighet för forskare att förbättra sitt sätt att bedöma riskerna med att skörda mineraler från havsbotten. ”Man kan inte bara sticka huvudet i sanden”, säger Van Dover, ”och hoppas att allt kommer att försvinna.”