Met een zuigkop die via een flexibele slang aan een schip zit, is zand of grind te winnen tot zo’n 200 m diep. Scheepsbouwer Damen Dredging Equipment hoopt met de diepwaterbaggerkop een nieuwe markt aan te boren.
Gewoonlijk zit een baggerkop vast aan een buis die vanaf het schip wordt neergelaten tot een diepte van zo’n 30 m. ‘Er zijn wel baggerschepen die tot 150 m gaan, maar die zijn ontzettend duur’, zegt ir. Mark Winkelman, hoofd Research van Damen Dredging Equipment. ‘Ons systeem is op bestaande schepen in te passen, waardoor de kosten veel lager liggen.’
Het ontwerp bestaat uit een baggerkop met een pomp, die het opgezogen materiaal in een flexibele slang met een doorsnede van 60 cm perst. ‘Die slang zit op het schip op een haspel, waardoor we gemakkelijk in diepte kunnen variëren.’ De behuizing van de zuigkop en de pomp hangt met kabels onder het schip.
‘Tijdens het varen trekt de hoofdkabel de kop voort over de bodem. Een verticale kabel bij de kop regelt de hoogte ten opzichte van de zeebodem en compenseert voor het deinen van het schip.’
De flexibele slang is speciaal ontworpen. ‘De segmenten van 20 m hebben koppelingen die op trek kunnen worden belast, niet uitsteken en oprolbaar zijn.’ Op een diepte van 200 m zuigt het systeem zo’n 2000 m3 zand per uur op.
Een zomerse onderzoeksexpeditie, georganiseerd door wetenschappers van het Scripps Institute of Oceanology leidde toe de ontdekking van monsterachtig grote amoebes op een van de diepste plekken op aarde.
Een NOAA-onderzoeksteam verzamelt een monsteramoebe. Bron: NOAA
Cel zo groot als een klein zoogdier
De groep waartoe de reuzenamoebes behoren, de xenophyoforen, die weer tot de foraminiferen behoren, is al langer bekend. Ze komen onder andere in de Atlantische Oceaan voor, waar de grootst bekende soort, tot 20 cm doorsnede, bekend staat als levende strandbal. Individuele cellen kunnen een doorsnede hebben van meer dan tien centimeter. Ter vergelijking: als onze lichaamscellen zo groot waren, zou een mens ongeveer vijfduizend kilometer lang zijn.
Uiteraard zijn deze cellen veel complexer dan normale cellen: ze beschikken bijvoorbeeld over vele celkernen en een groot aantal organellen (celorgaantjes). Ze kruipen tergend langzaam voort over de oceaanbodem en verzamelen tijdens hun tocht detritus: organisch afval dat van de oppervlakte omlaag dwarrelt. Deze unieke en bizarre wezens vormen een onlosmakelijk deel van het voedselweb in de diepzee. Overal waar veel forams voorkomen, is er vier tot vijf keer zoveel bodemleven als op andere plaatsen.
Marianentrog: diepste plaats op aarde
De reuzenamoeben werden aangetroffen in de Marianentrog, met meer dan 10 km diepte de diepste plaats op aarde. De abyssale vlakte, de oceaanbodem voorbij de continentale plaat, is ongeveer een kilometer of drie tot zes diep. Oceanische troggen zoals de Marianentrog, enkele duizenden kilometers ten oosten van de Filippijnen, zijn zo diep omdat de ene aardplaat onder de andere schuift. Op tien kilometer diepte is de druk met duizend atmosfeer extreem hoog. Vanzelfsprekend is het er aardedonker en zit er nauwelijks zuurstof in het water. Alle levensprocessen op deze diepte verlopen extreem traag. De temperatuur, 1 tot 2,5 graden Celsius, ligt vlak boven het vriespunt.
Bizarre eigenschappen
Xenophyoporen zijn een van de weinige geslachten die exclusief in de diepzee leven. De reusachtige eencelligen hopen grote hoeveelheden kwik, uranium en lood op en zijn dus bestand tegen hoge doses zware metalen. Dit maakt ze heel interessant voor allerlei biochemisch onderzoek: de cellen concentreren zware metalen, waardoor ze gebruikt kunnen worden als biologische mijnwerkers. De enorme cellen zijn gastheer voor diverse een- en meercellige symbionten. De onderzoekers denken daarom met deze vondst een heel nieuwe biotoop voor diepzeeleven ontdekt te hebben.
De unieke ecosystemen die zich op en rond de vulkanische schoorstenen op de zeebodem bevinden, worden ernstig bedreigd. Steeds meer mijnbouwbedrijven raken geïnteresseerd in het hoge ertsgehalte in de schoorstenen. Zal het met deze unieke diepzee-oases net zo aflopen als met de tropische regenwouden?
Schatten uit de diepzee
De spectaculaire reuzenbuiswormen worden tot twee meter lang en komen alleen in en op onderzeese hydrothermische schoorstenen voor. Bron: NOAA, Galapagos Rift Expedition 2011, public domain
In de jaren tachtig deden diepzeeonderzoekers een spectaculaire ontdekking: een ecosysteem dat niet van zonlicht leeft, maar van vulkanische processen. Het ecosysteem is geclusterd rond de zwarte schoorstenen, afzettingen van vulkanische mineralen die in het koude oceaanwater neerslaan. Op en rond deze plekken komen unieke diersoorten voor, zoals enorme buiswormen van twee meter lang, garnalen en zelfs een octopussoort. Uniek is dat deze dieren niet afhankelijk zijn van zonlicht, maar van chemotrofe bacteriën, die leven van het waterstofsulfide en andere verbindingen in het water uit de vulkanische schoorsteen. Zowel de bacteriën als de dieren uit dit unieke ecosysteem hebben zich aangepast aan de extreme temperaturen en chemische omstandigheden.
Onderzeese hydrothermale bronnen vaak extreem rijk aan metaalafzettingen
Vulkanisme is de belangrijkste bron van waardevolle ertsen. Ook “black smokers” zijn geen uitzondering. De schoorstenen van neergeslagen metaalsulfides bevatten een erg hoge concentratie metalen – tot 6,8 procent koper, bijvoorbeeld. Ter vergelijking: de concentratie in het gemiddelde kopererts op dit moment is ongeveer 0,6 procent. Dit metaal kan dus veel energiezuiniger (en dus goedkoper) worden gewonnen dan uit erts dat op dit moment beschikbaar is. Geen wonder dus dat de mijngiganten begerig kijken naar black smokers. Deze voorzien in een zeer gemakkelijk te winnen bron van delfstoffen.In feite zijn sulfide-ertsen afkomstig van gefossiliseerde onderzeese vulkanische bronnen…
Mijnbouw bedreigt uniek ecosysteem
Er is één wettelijk probleem. De zeebodem is voor het grootste deel van niemand. Een VN-orgaan, de International Seabed Authority, beoordeeelt de aanvragen. En inderdaad hebben mijnbedrijven nu massaal aanvragen ingediend voor het afgraven van onderzeese schoorstenen in de Stille Oceaan, Atlantische Oceaan en de Indische Oceaan. De eerste mijnoperaties moeten in 2012 beginnen.
Onderzoekers maken zich hier de nodige zorgen over. Diepzee-ecosystemen zijn erg fragiel. Dit geldt ook voor diepzeebronnen. Zelfs het felle licht van onderzoeksschepen bleek al desastreuze gevolgen te hebben voor de fauna in en rond de zwarte schoorstenen. De gevolgen van een mijnoperatie zullen uiteraard eens zo ernstig zijn.gelukkig is er ook goed nieuws. Naar schatting zijn slechts ongeveer een procent van alle bronnen interessant voor mijnbouwbedrijven. Dit percentage kan echter omhoog gaan als de prijzen voor koper en goud op de wereldmarkt verder gaan stijgen.
Mijnbouw bij dode bronnen
Er is echter een oplossing. Op een gegeven moment stokt de uitstoot van een vulkanische bron. Het ecosysteem er omheen sterft dan af. De dieren hebben tegen die tijd uiteraard al heel veel larven geproduceerd, waarvan er enkele een nieuwe vulkanische bron kunnen koloniseren. Het goede nieuws is, dat de minerale afzettingen zich nog steeds op de zeebodem bevinden. Deze kunnen zonder al teveel schade aan het ecosysteem gewonnen worden. Er is alleen een probleem. Actieve vulkanische bronnen zijn makkelijk te lokaliseren. Is de bron eenmaal stilgevallen, dan is dit veel lastiger. Vandaar dat mijnbouwbedrijven vooral actieve vulkanische bronnen op de korrel hebben. Maar is het niet veel slimmer om in vulkanische gebieden met bijvoorbeeld robotsondes op zoek te gaan naar stilgevallen schoorstenen?
