Erforschung der Umweltfolgen von Manganknollen-Abbau in der Tiefsee

Die Untersuchungsgebiete von „MiningImpact“ in der Clarion-Clipperton Bruchzone (CCZ) befinden sich in Wassertiefen von mehr als 4.000 Metern und über 1.500 Kilometer von der mexikanischen Küste entfernt. Die gesamte CCZ erstreckt sich über eine Fläche von fast fünf Millionen Quadratkilometer, auf der der Meeresboden weiträumig mit Manganknollen bedeckt ist. Diese Hartsubstrate enthalten große Mengen an wirtschaftlich interessanten Metallen, wie Kupfer, Kobalt und Nickel, die für Hightech-Produkte für Energiewende, Mobilität und Telekommunikation benötigt werden. 

Das Gebiet zwischen Mexiko und Hawaii liegt außerhalb der Ausschließlichen Wirtschaftszonen von Staaten und gehört somit zum gemeinsamen Erbe der Menschheit. Die Bodenschätze in diesem Gebiet werden von der Internationalen Meeresbodenbehörde (ISA) mit Sitz in Kingston, Jamaika verwaltet. Die Zuständigkeit und Aufgaben der ISA sind im Seerechtsübereinkommen der Vereinten Nationen (UNCLOS) geregelt, das von 167 Ländern und der Europäischen Union ratifiziert wurde. Die ISA erarbeitet derzeit den sogenannten "Mining Code", der den rechtlichen Rahmen für künftige Tiefseebergbauaktivitäten bilden wird und aktuell in einem iterativen Prozess, unter anderem mit Stakeholder-Konsultationen, entwickelt wird.

Dieses Regelwerk soll strenge und verbindliche Umweltstandards definieren, etwa zur Durchführung von Basis-Untersuchungen der natürlichen Bedingungen (Baselines), zur Überwachung der Abbauaktivitäten, sowie Grenzwerte für Umweltauswirkungen und Indikatoren für den guten Zustand des Tiefsee-Ökosystems. Zur Ausgestaltung des Mining Codes, werden daher dringend wissenschaftliche Erkenntnisse über die ökologischen Auswirkungen des Tiefseebergbaus benötigt. Das JPI Oceans-Verbundprojekt „MiningImpact“ hat sich zum Ziel gesetzt, einen Beitrag zur Bewertung dieser Auswirkungen zu leisten und Handlungsoptionen zu entwickeln, mit denen schwerwiegende Schäden am Ökosystem in der Tiefsee verhindert werden können.

Gleichzeitig wird eine integrierte Strategie zur Umweltüberwachung getestet, die auch zukünftig bei anthropogenen Aktivitäten in der Tiefsee Anwendung finden kann, um sicherzustellen, dass Umweltstandards und Zielvorgaben eingehalten werden. „Mit dem Einsatz modernster wissenschaftlicher Geräte können wir die Ausbreitung der durch das Fahrzeug erzeugten Sedimentwolke bestimmen und zusätzlich untersuchen, wie sich das Material aus den Wolken wieder auf den umgebenden Meeresboden ablagert. Hierdurch können wir solche Auswirkungen endlich quantitativ erfassen“, sagt Dr. Henko De Stigter vom Königlich-Niederländischen Institut für Meeresforschung (NIOZ), der die Sensorgruppe an Bord leitet.

Zusammen mit den Manganknollen wird das Kollektorfahrzeug voraussichtlich die obersten 10 bis 15 Zentimeter des Meeresbodens und die darauf und darin lebenden Organismen abtragen. „Neben der Erfassung des Biodiversitätsverlustes über verschiedene Faunenklassen hinweg umfasst unsere Arbeit auch Studien zu biogeochemischen Flüssen, mikrobiellen Umsatzraten und Ökosystemfunktionen, in-situ Ökotoxikologie, Freisetzung von Spurenmetallen sowie Messungen der Lärm- und Lichtemissionen des Kollektorfahrzeugs und vieles mehr“, fasst Dr. Haeckel die Hauptziele der Expedition zusammen. Zu den eingesetzten modernen Instrumenten gehören zwei ferngesteuerte Tauchroboter (Remotely Operated Vehicles, ROV), ein autonomes Unterwasserfahrzeug (Autonomous Underwater Vehicle, AUV), in-situ Sauerstoffprofiler und Experimentierkammern, in-situ Pumpen sowie 50 interkalibrierte hydroakustische und optische Sensoren zur Messung der Sedimentkonzentrationen und Partikelgrößen in der aufgewirbelten Wolke.

Das JPI Oceans Projekt „MiningImpact“ untersucht seit 2015 die ökologischen Folgen des Tiefseebergbaus und wie dessen Auswirkungen reduziert werden können. Dabei werden Untersuchungen an Jahrzehnte alten Spuren früherer Studien sowie kleinere Experimente durchgeführt, um die Reaktionen des Lebens in der Tiefsee auf die Auswirkungen des Manganknollenabbaus zu verstehen. Die bereits abgeschlossene, erste Phase lieferte wesentliche erste Erkenntnisse über die zu erwartenden Langzeiteffekte des Tiefseebergbaus. In der aktuellen zweiten Phase, planen die Wissenschaftler*innen eine umfassende Umweltüberwachung der unmittelbaren Umweltauswirkungen des ersten Tests des Prototyps eines industriellen Kollektorfahrzeugs in Echtzeit. Der erste Versuch von GSR, den Kollektor im Frühjahr 2019 zu testen, konnte aufgrund eines technischen Defekts des Stromversorgungs- und Kommunikations-Kabels zum Gerät nicht stattfinden.  

„Die Forschung des MiningImpact-Konsortiums ist extrem wichtig und essentiell, um sicherzustellen, dass die Meeresumwelt in der Tiefsee nach den höchstmöglichen Standards geschützt wird“, sagt Professorin Katja Matthes, Direktorin des GEOMAR. „Die Ergebnisse des Projekts werden die wissenschaftlichen Erkenntnisse liefern, die von der Internationalen Meeresbodenbehörde dringend benötigt werden, um verbesserte Umweltstandards und Richtlinien im derzeit entwickelten Mining Code zu implementieren“, so Matthes weiter. 

Nach zwölf Tagen Quarantäne in einem Hotel in San Diego und wiederholten Covid-19 PCR-Tests sind die Wissenschaftler*innen bereit, die unter strengen Hygienebedingungen durchgeführte Expedition anzutreten.

Die zweite Phase von „MiningImpact“ (2018-22) baut auf den Ergebnissen der ersten Projektphase auf und adressiert drei Forschungsschwerpunkte: (1) die großräumigen Umweltauswirkungen, die durch die aufgewirbelte Sedimentwolke verursacht werden, (2) die regionale Konnektivität von Arten und die Biodiversität biologischer Gemeinschaften und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen und (3) die integrierten Auswirkungen auf benthische Nahrungsnetze, biogeochemische Prozesse und andere Ökosystemfunktionen.

Das Projekt „MiningImpact“ wird unabhängig von den Aktivitäten von GSR durchgeführt und erhält keine finanziellen Zuwendungen von GSR. Auch GSR erhält keine Finanzmittel aus dem „MiningImpact“-Projekt. GSR führt zudem ein eigenes Monitoring-Programm auf seinem Schiff durch.

„MiningImpact“ erhält im Rahmen der Joint Programming Initiative Healthy and Productive Seas and Oceans (JPI Oceans) Fördermittel vom:

• Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Deutschland
• Belgian Science Policy Office (BELSPO) und Flanders EWI Department, Belgien
• Research Council of Norway (RCN), Norwegen
• The Netherlands Organization for Scientific Research (NWO), Niederlande
• Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) and Direção-Geral de Política do Mar (DGPM), Portugal

https://miningimpact.geomar.de MiningImpact Projekt

https://miningimpact.geomar.de/events Expeditions-Informationsveranstaltung für die interessierte Öffentlichkeit

http://jpi-oceans.eu/ecological-aspects-deep-sea-mining JPI Oceans website

https://isa.org.jm Internationale Seerechtsbodenbehörde (ISA)

https://www.allianz-meeresforschung.de Deutsche Allianz Meeresforschung

• https://www.bgr.bund.de Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
• https://www.awi.de Alfred-Wegener-Institut Helmholtz Zentrum für Polar und Meeresforschung
• https://www.senckenberg.de/de/institute/sam/dzmb Deutsches Zentrum für Marine Biodiversitätsforschung, Senckenberg am Meer
• https://www.geomar.de GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
• https://www.jacobs-university.de Jacobs University Bremen gGmbH
• https://www.marum.de MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen
• https://www.mpi-bremen.de/ Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
• https://www.nioz.nl Royal Netherlands Institute for Sea Research
• https://www.uu.nl Utrecht University
• https://www.ifremer.fr Ifremer
• https://www.ugent.be Ghent University
• http://www.cesam.ua.pt Centre for Environmental and Marine Studies, University of Aveiro
• https://imar.org.pt Institute of Marine Research Okeanos, University of the Azores
• https://www.ipma.pt Portuguese Institute for Sea and Atmosphere
• http://www.cima.ualg.pt Centre for Marine and Environmental Research, University of Algarve
• https://www2.ciimar.up.pt Interdisciplinary Centre of Marine and Environmental Research at University of Porto
• https://biodatamining.cebitec.uni-bielefeld.de Biodata Mining Gruppe der Universität Bielefeld
• https://snf.no Centre for Applied Research at NHH

Boetius A., Haeckel M. (2018) Mind the seafloor. Science 359(6371), doi: 10.1126/science.aap7301            https://science.sciencemag.org/content/359/6371/34

Vanreusel A., Hilario A., Ribeiro P.A., Menot L., Martinez-Arbizu P. (2016) Threatened by mining, polymetallic nodules are required to preserve abyssal epifauna. Scientific Reports 6, doi:10.1038/srep26808   https://www.nature.com/articles/srep26808

Biogeosciences Special Issue: Assessing environmental impacts of deep-sea mining – revisiting decade-old benthic disturbances in Pacific nodule areas https://bg.copernicus.org/articles/special_issue942.html

Bitte wenden Sie sich an die Pressestelle des GEOMAR (Kontakt siehe unten)