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WOR 1 Mit den Meeren leben - ein Bericht über den Zustand der Weltmeere | 2010

Mineralische Rohstoffe

Marine mineralische Rohstoffe

> Erdgas und Erdöl werden schon seit Jahrzehnten aus den Ozeanen gewonnen. An den Erz- und Mineralienvorkommen am Meeresgrund hingegen bestand bislang wenig Interesse. Doch durch die steigenden Rohstoffpreise wird der Meeresbergbau jetzt interessant. So wird erwartet, dass die Ernte von Massivsulfiden und Manganknollen schon in wenigen Jahren beginnt.

Kontinentalplatten Die Erdkruste besteht aus mehreren Kontinentalplatten, die permanent in Bewegung sind. Pro Jahr verschieben sie sich um wenige Zentimeter. Diese Kontinentalverschiebung bedeutet, dass sich Platten an manchen Stellen voneinander entfernen. An diesen Plattengrenzen reißt die Erdkruste auf. Aus den Rissen quillt ständig frische Magmamasse, die sich im Laufe der Zeit am Grund der Ozeane zu großen Meeres­rücken anhäuft.

Der Meeresboden – Rohstofflager der Menschheit

Die Ozeane bergen einen Schatz an wertvollen Rohstoffen. Sand und Kies sowie Öl und Gas werden bereits seit vielen Jahren im Meer abgebaut. Darüber hinaus fördert man aus den flachen Schelf- und Strandbereichen Minerale, die durch Erosion aus dem Hinterland an die Küste transportiert worden sind. Dazu gehören zum Beispiel die Diamanten vor der Küste Südafrikas und Namibias sowie Vorkommen von Zinn, Titan und Gold entlang der Ufer Afrikas, Asiens und Südamerikas.
Seit Kurzem nun gibt es Bestrebungen, den Meeresbergbau auf die Tiefsee auszu­weiten. Im Fokus stehen die Manganknollen, meist in Wassertiefen jenseits der 4000 Meter vorzufinden, Gashydrate (in Bereichen zwischen 350 und 5000 Metern), die Kobaltkrusten entlang der Flanken submariner Gebirgszüge (zwischen 1000 und 3000 Metern) sowie die Massivsulfide und die Sulfidschlämme, die sich im Raum vulkanischer Aktivität an den Plattengrenzen in Wassertiefen zwischen 500 und 4000 Meter bilden.
Bereits in den 1980er Jahren gab es ein sehr großes Interesse am Abbau von Manganknollen und Kobaltkrusten. Diese erste Meeresbergbau-Euphorie führte auch zur Bildung der Meeresbodenbehörde der Vereinten Nationen in Jamaika (International Seabed Authority, ISA) sowie zur Unterzeichnung der Verfassung der Meere UNCLOS (United Nations Convention on the Law of the Sea) im Jahr 1982. Dieses große Abkommen bildet seit seinem Inkrafttreten 1994 für alle Unterzeichner die Grundlage für die Nutzung mariner Rohstoffe am Meeresboden außerhalb der Hoheitsgebiete der Länder (Kapitel 10).
Doch das rohstoffpolitische Interesse der Industrie­länder schwand. Zum einen sanken die Rohstoffpreise – es hätte sich nicht mehr gelohnt, die Brocken aus der Tiefsee emporzuholen und die darin enthaltenen Metalle nutzbar zu machen. Zum anderen fand man neue Landlagerstätten, die billiger auszubeuten waren. Das derzeit wiedererstarkte Interesse ist auf die in den letzten Jahren stark gestiegenen Rohstoffpreise – und dem damit lukrativer gewordenen Schürfgeschäft – sowie insbesondere auf das kräftige Wirtschaftswachstum in Ländern wie China und Indien zurückzuführen, die große Mengen an Rohstoffen auf dem Weltmarkt einkaufen.Auch die letzte Wirtschaftskrise wird diesen Trend vermutlich nicht lange aufhalten. Zusätzlich spielen auch geopolitische Überlegungen der Industrie- und Schwellenländer zur Ressourcensicherung eine Rolle. Gerade Nationen, die nicht über eigene Reserven verfügen, halten angesichts steigender Rohstoffnachfrage in den Weiten der Ozeane nach exterritorialen Claims Ausschau.

Manganknollen

Manganknollen sind kartoffel- bis salatkopfgroße Mineralienklumpen, die mit bis zu 75 Kilogramm pro Quadratmeter riesige Bereiche der Tiefseeebenen bedecken. Sie bestehen hauptsächlich aus Mangan, Eisen, Silikaten und Hydroxiden und wachsen mit einer Geschwindigkeit von nur 1 bis 3 Millimetern pro Million Jahre um einen Kristallisationskeim. Die chemischen Elemente werden dabei aus dem Meerwasser aufgenommen oder stammen aus dem Porenwasser der darunter ruhenden Sedimente. Die höchsten Knollendichten finden sich vor der Westküste Mexikos (in der sogenannten Clarion-Clipperton-Zone), im Peru-Becken und im Indi­schen Ozean. In der Clarion-Clipperton-Zone liegen die Manganknollen auf den Sedimenten der Tiefsee­ebene auf einer Fläche von mindestens 9 Millionen Quadrat­kilometern – ein Gebiet von der Größe Europas. Die Anreicherungen in diesem Bereich sind vermutlich auf einen erhöhten Eintrag von manganhaltigen Mineralien in das Sediment zurückzuführen, die vom ostpazifi­schen Rücken durch hydrothermale Aktivität, also durch Warmwasserquellen am Meeresboden, aus dem Erdinnern freigesetzt und durch die Meeresströmungen über weite Gebiete verbreitet werden.
7.4 > Der Meeresboden steckt voller Rohstoffe. Je nach Ursprung konzentrieren sie sich in bestimmten Regionen.
7.4 > Der Meeresboden steckt voller Rohstoffe. Je nach  Ursprung konzentrieren sie sich in bestimmten Regionen. © maribus (nach Petersen)
Schnitt durch eine Manganknolle: In Jahrmillionen lagern sich Mineralien an einem Keim an. 
© Manganknolle: Charles D. Winters/NatureSource/Agentur Focus Schnitt durch eine Manganknolle: In Jahrmillionen lagern sich Mineralien an einem Keim an.
Manganknollen bestehen vor allem aus Mangan und Eisen. Die wirtschaftlich interessanteren Elemente wie etwa Kobalt, Kupfer und Nickel sind in geringerer Konzentration vorhanden und bringen es zusammen auf etwa 3 Gewichtsprozent. Hinzu kommen noch Spuren anderer bedeutsamer Elemente wie Platin oder Tellur, die in der Industrie für verschiedene Hightechprodukte benötigt werden.
Der Abbau selbst stellt grundsätzlich kein großes technisches Problem dar, da die Knollen relativ einfach vom Meeresboden gesammelt werden können. Schon 1978 hatte man Manganknollen in ersten Fördertests erfolgreich an die Meeresoberfläche transportiert. Um die Knollen in Massen abbauen zu können, müssen aber noch offene Fragen geklärt werden. So sind die Dichten der Knollenvorkommen oder die Variabilität der Metallgehalte nicht im Detail bekannt. Neuere Untersuchungen zeigen zudem, dass die Tiefseeebenen nicht so flach sind, wie noch vor 30 Jahren angenommen. Viele vulkanische Erhebungen schränken die Abbauflächen ein.
Ein bergmännischer Abbau der Manganknollen würde darüber hinaus Teile des Ozeangrunds ver­brau­­chen, geschätzte 120 Quadratkilometer Meeresboden pro Jahr, eine Fläche von der Größe der Stadt Kiel, wobei gewaltige Mengen an Sediment, Wasser und zahllose Lebewesen mitgefördert würden. Der Eingriff in den Lebensraum Tiefsee ist erheblich. Ob und wie eine Wiederbesiedlung der abgeernteten Areale erfolgt, ist bisher kaum geklärt.
Seit 2001 wurden von der ISA mehrere Lizenzen zur Erkundung von Manganknollenfeldern an staatliche Institutionen vergeben. Noch dreht es sich nicht um einen Abbau, sondern zunächst um die genaue Unter­suchung der potenziellen Abbaugebiete. Auch Deutschland hat sich 2006 für 15 Jahre die Rechte an einem 150 000 Quadratkilometer großen Gebiet gesichert – der doppelten Größe Bayerns. Über Kooperationen mit Entwicklungsländern (Tonga, Nauru) haben im vergangenen Jahr erstmalig auch Industriefirmen Anträge auf die Exploration von Manganknollenfeldern in der offenen See gestellt.

Kobaltkrusten

Kobaltkrusten entstehen in Wassertiefen von 1000 bis 3000 Metern an den Flanken submariner Vulkane und finden sich deshalb bevorzugt in Regionen mit starker vulkanischer Aktivität wie etwa den Hoheitsgewässern der Inselstaaten des Südpazifiks. Die Krusten bilden sich, indem sich im Wasser gelöstes Mangan, Eisen sowie eine ganze Reihe von Spurenmetallen (Kobalt, Kupfer, Nickel, Platin) auf den vulkanischen Substraten ablagern.
Die Wachstumsgeschwindigkeit ist mit der von Manganknollen vergleichbar. Auch die Kobaltkrusten enthalten nur geringe Mengen der wirtschaftlich interessanten Wertstoffe; es müssen also Tonnen an Rohmaterial gefördert werden, um daraus relevante Mengen der Metalle zu gewinnen. Allerdings sind die Gehalte an Kobalt (bis zu 2 Prozent) und auch Platin (bis 0,0001 Prozent) etwas höher als in Manganknollen. Die marine Förderung von Kobalt ist insbesondere deshalb interessant, weil es an Land in nur wenigen – teilweise politisch instabilen – Staaten (Kongo, Zaire, Russland, Australien und China) zu holen ist, aus deren Abhängigkeit man sich lösen könnte, wenn sich die Meere als alternatives Schürfrevier erwiesen.
Der Abbau von Kobaltkrusten ist technisch deutlich schwieriger als der von Manganknollen. Zum einen ist darauf zu achten, dass nur die Kruste und nicht das darunterliegende Vulkangestein abgetragen wird. Zum anderen sind die Hänge der Vulkane ausgesprochen schroff und steil, was den Einsatz von Abbaumaschinen erschwert. So verwundert es nicht, dass für den Kobaltkrusten-Abbau bislang erst Konzeptstudien vorliegen.
Auch die Kobaltkrusten-Förderung dürfte erhebliche Auswirkungen auf die Bodenlebewesen haben. Daher sollten in jedem Fall vorher Umweltverträglichkeitsprüfungen durchgeführt werden. Eine Kontrolle durch die ISA ist meist nicht möglich, da sich viele Kobaltvorkommen in den Hoheitsgewässern von Staaten befinden.

7.5 > Massivsulfide bilden sich an Schwarzen Rauchern – fast 400 Grad Celsius heißen Quellen am Meeresboden. Diese stoßen Mineralien aus dem Erdinnern aus, die zu mehrere Meter hohen Kaminen am Grund anwachsen. Schwarze Raucher sind zugleich einzigartige Lebensräume. © MARUM, Universität Bremen/MARUM, University of Bremen

 

7.5 > Massivsulfide bilden sich an Schwarzen Rauchern – fast 400 Grad Celsius heißen Quellen am Meeresboden. Diese stoßen Mineralien aus dem Erdinnern aus, die zu mehrere Meter hohen Kaminen am Grund anwachsen. Schwarze Raucher sind zugleich einzigartige Lebensräume.

Massivsulfide

Bei dem dritten Rohstoff handelt es sich um schwefelhaltige Erze, die an den Schwarzen Rauchern entstehen. Solche Massivsulfidvorkommen bilden sich an submarinen Plattengrenzen, wo durch das Zusammenwirken von vulkanischer Aktivität und Meerwasser ein Wärme- und Stoffaustausch zwischen den Gesteinen der Erdkrus­te und dem Ozean stattfindet.
Kaltes Meerwasser wird dabei entlang von Spalten bis zu mehrere Kilometer tief in den Meeresboden gepresst. In der Nähe einer Wärmequelle, wie etwa einer Magmakammer, wird das Meerwasser auf Temperaturen von mehr als 400 Grad Celsius erhitzt. Aufgrund der Erwärmung steigt das Wasser sehr schnell auf und schießt zurück ins Meer. Diese hydrothermale Lösung transportiert dabei aus dem Gestein und aus dem Magma gelöste Metalle, die sich am Meeresboden ablagern und nach und nach aufschichten. So entstehen die Massivsulfidvorkommen und die charakteristischen Kamine der Schwarzen Raucher.

Diese wurden erstmals 1978 am ostpazifischen Rü­­cken entdeckt. Lange nahm man an, dass sich für den Bergbau interessante Massivsulfide nur an den mittel-ozeanischen Rücken bilden, da hier die vulkanische Aktivität und Wärmeproduktion besonders hoch ist. Inzwischen sind aber mehr als 200 Vorkommen in allen Weltmeeren bekannt. Fachleute schätzen, dass am Meeresboden insgesamt sogar 500 bis 1000 große Vorkommen existieren. Dabei gibt es deutliche Größenunterschiede. Die meisten Vorkommen messen nur einige Meter im Durchmesser und enthalten kaum nennenswertes Material.
Bisher sind nur wenige Massivsulfidvorkommen bekannt, die aufgrund ihrer Größe und Beschaffenheit wirtschaftlich interessant sind. Während die Schwarzen Raucher entlang des ostpazifischen Rückens und des zentralen Atlantiks überwiegend aus eisenreichen Schwefelverbindungen, den Sulfiden, bestehen, die keinen Tiefseebergbau lohnen, weisen die Vorkommen im Südwestpazifik erhöhte Kupfer-, Zink- und Goldgehalte auf. Diese südwestpazifischen Ressourcen befinden sich in vergleichsweise geringen Wassertiefen (weniger als 2000 Meter) und liegen in den Wirtschaftszonen von Anrainerstaaten, was einem möglichen Ab-bau technologisch und politisch entgegenkommt. Denn über den Abbau in den nationalen Hoheitsgebieten können die Staaten selbst entscheiden. Den staatenlosen Tiefseeboden hingegen überwacht die Internationale Meeresbodenbehörde ISA (Kapitel 10).

Zusatzinfo Suche nach Bodenschätzen auf dem Meeresgrund

Derzeitige Abbauszenarien sehen vor, überwiegend erkaltete, inaktive Massivsulfidvorkommen zu nutzen, die kaum von Lebewesen besiedelt sind. Noch aktive Schwarze Raucher dagegen scheiden momentan aus, weil diese meist vergleichsweise geringe Rohstoffmengen enthalten. Außerdem bieten sie, begünstigt durch das nährstoffreiche Wasser aus der Tiefe, zahlreichen, zum Teil auch endemischen, nur hier lebenden Organismen einen wichtigen Lebensraum.
Das größte bekannte Sulfidvorkommen befindet sich im Roten Meer, wo tektonische Kräfte Afrika und die Arabische Halbinsel auseinanderdriften lassen. Hier treten die Sulfide nicht als Schwarze Raucher, sondern in Form eisenreicher Erzschlämme mit erhöhten Gehalten an Kupfer, Zink und Gold auf. Dieses Vorkommen in Wassertiefen um die 2000 Meter ist seit den 1960er Jahren bekannt. Dank der schlammigen Konsistenz dieser Lagerstätten erscheint ein Abbau unproblematisch und wurde schon einmal in den 1980er Jahren erfolgreich getestet.
Von den drei hier genannten Rohstoffen am Meeresgrund kommen die Massivsulfide zwar mengenmäßig am geringsten vor, sie sind aber aufgrund ihrer hohen Wertstoffgehalte besonders interessant. So haben verschiedene Bergbau­firmen be­­reits Explorationslizenzen in nationalen Ge­wäs­sern erworben und treiben die Technologie zur Erkundung und zum Abbau voran. In 2010 erteilte die ISA erstmals Schürfrechte für ein Vorkommen im Indischen Ozean an China. Bis dahin gab es nur Genehmigungen zur Erforschung der Tiefsee.
Darübern hinaus soll in naher Zukunft mit einem Abbau kupfer- und goldhaltiger Massivsulfide vor der Küste Papua-Neuguineas und Neuseelands begonnen werden. Der Abbau sollte ursprünglich schon früher starten, doch hat die letzte Wirtschaftsflaute trotz relativ hoher Goldpreise auch großen Metall- und Bergbaukonzernen Umsatzeinbrüche beschert, sodass die Projekte kurzfristig angehalten wurden. Für die Zukunft aber ist mit einer Erholung des Metallmarkts zu rechnen. Die Unternehmen dürften ihre Vorhaben daher alsbald fortführen.

Die künftige Entwicklung des Meeresbergbaus

Von allen drei Bodenschätzen, die in der Tiefsee darauf warten, gehoben zu werden, erscheint derzeit der Abbau von Massivsulfiden in den 200-Seemeilen-Zonen von Staaten des Westpazifiks (Papua-Neuguinea) am ehesten durchführbar. Trotz der letzten Wirtschaftskrise ist hier ein Beginn der Förderung in den nächsten Jahren möglich. Zwar mag sich für einzelne Unternehmen der Abbau von Massivsulfiden aufgrund des relativ hohen Gehalts an wertvollen Metallen lohnen. In der Summe aber sind die Metallmengen in den globalen Massivsulfidvorkommen kleiner als diejenigen von Erzlagerstätten an Land. Es ist daher nicht davon auszugehen, dass der marine Abbau von Massivsulfiden einen entscheidenden Einfluss auf die weltweite Rohstoffversorgung hat.
Anders sieht es bei den Manganknollen und Kobaltkrusten aus. Dort können die Mengen an Kupfer, Kobalt und Nickel mit den Vorkommen an Land durchaus konkurrieren. Beim Kobalt übertreffen sie die bekannten Landvorkommen sogar deutlich. Derzeit werden pro Jahr ungefähr 70 000 Tonnen Kobalt an Land abgebaut und die weltweiten Landvorräte auf circa 15 Millionen Tonnen geschätzt. In den Manganknollen und Kobaltkrusten werden hingegen insgesamt rund 1000 Millionen Tonnen Kobalt vermutet. Trotz dieser gewaltigen Ressource wird ein Abbau dieser Vorkommen am Meeresboden nur bei günstigen Marktbedingungen, also bei einer entsprechend großen Nachfrage und hohen Metallpreisen, mit den derzeit in ausreichender Menge an Land vorhandenen Erzen konkurrieren können. Zudem muss die Fördertechnik zu­­nächst noch entwickelt werden. Die höheren techni­schen Schwierigkeiten beim Ablösen der Krusten vom Substrat und die raue Meeresbodenoberfläche verringern dabei zurzeit das ökonomische Potenzial der Kobaltkrusten noch weiter. Daher ist, wie es aussieht, in den nächsten Jahren nicht mit einem marinen Abbau von Kobaltkrusten zu rechnen. Textende