Erzrausch am Meeresgrund

Die Metalle müssen in großen Mengen abgebaut werden, weil ein Recycling wegen der verklebten Bauweise der Batteriezellen sehr aufwendig ist. Der Bedarf an geschürftem Kobalt wird durch die wachsende Nachfrage nach Elektroautos weiter steigen – und den Rogstoff immer teurer machen. Allein 2021 ist der Preis um 18 Prozent nach oben geschnellt.

Der Rohstoffhändler aus Baar im Kanton Zug lässt jährlich auch 300.000 Tonnen Kupfer abbauen. Ein wachsender Anteil davon kommt in Elektrofahrzeugen zum Einsatz. Während ein herkömmlicher Verbrennungsmotor etwa 23 Kilogramm Kupfer benötigt, braucht der Motor eines Plug-In-Hybridfahrzeugs rund 60 und ein rein elektrisch betriebener Bus sogar bis zu 370 Kilogramm Kupfer. Auch der Abbau dieser Rohstoffe ist stark umstritten.

Glencore wurde 2019 neben anderen Firmen in einer Sammelklage gegen Kinderarbeit im Kongo genannt. Chefankläger Terry Collingsworth schätzt, dass in den Kobaltminen dort etwa 35.000 Minderjährige arbeiten. Die Jüngsten sind gerade mal sechs Jahre alt. Konzernen wie Apple, Microsoft und Tesla wirft er vor, von vielen Unfällen in den Bergwerken zu wissen, obwohl sie in ihrem Ethikkodex Kinderarbeit ausschließen. Das Verfahren läuft noch. Außerdem belegen Studien, dass der Kobaltabbau die Umwelt schädigt und viele Menschen krank macht. Bei einem Abbau der Rohstoffe unter Wasser gäbe es diese Probleme nicht.

Die International Seabed Authority ISA, die 1994 von den Vereinten Nationen gegründet wurde, entscheidet, wer in der Clarion-Clipperton-Zone das Terrain erkunden darf. Seit dem Jahr 2000 gibt es dafür einen „Mining Code“, der die Erforschung der Tiefseerohstoffe regelt. Unternehmen können gegen eine Gebühr Explorationslizenzen erwerben und dann Unterwasser-Ernteroboter auf fest zugewiesenen Arealen testen. Kommerziell nach Rohstoffen schürfen dürfen sie noch nicht. Die von der ISA bislang vergebenen 31 Lizenzen gelten für 15 Jahre. Danach können sie einmalig um 5 Jahre verlängert werden.

Genau das setzt die Behörde jetzt unter Druck. Denn die ältesten Lizenzen laufen in den nächsten Jahren aus. Danach haben die Unternehmen zumindest auf dem Papier das Recht, mit dem kommerziellen Schürfen zu beginnen. Für einen finalen Mining Code, der Abbaumengen, Technik und Umweltauflagen regelt, gibt es aber bisher nur einen Entwurf. Vor Inkrafttreten muss er von allen 168 Mitgliedstaaten der ISA ratifiziert werden. Hinzu kommt: Damit Firmen schürfen dürfen, brauchen sie einen Staat als Sponsor. Weil Inselstaaten wie Tonga und Nauru selbst nicht über die nötigen Mittel für einen Abbau verfügen, kaufen sich Schürfgiganten wie das kanadische Unternehmen DeepGreen gleich mehrfach bei solchen Ländern ein.

Elektroraupe mit Sammelrüssel

Die Technik für den Abbau ist noch nicht ganz ausgereift, macht aber Riesenschritte vorwärts. Der niederländische Schiffsbagger-Hersteller IHC hat für das 2020 abgeschlossene EU-Projekt „Blue Nodules“ einen Ernteroboter entwickelt und gebaut, der den Meeresboden durchpflügen kann. „Apollo II” ist ein knapp 7 Meter langes und 2,50 Meter breites elektrisch betriebenes Raupenfahrzeug, an dessen Front sich der „Jet Collector“ befindet: ein düsenbewehrter Sammelrüssel, der einer geschlossenen Kneifzange ähnelt.

IHC-Ingenieur Laurens de Jonge erklärt das Ernteprinzip: „Apollo II presst mit Hochdruck Wasser aus Düsen an der Unterseite des Jet Collector entlang. An der abgerundeten Vorderseite strömt es empor und erzeugt Verwirbelungen. Der Sog zieht die polymetallischen Knollen an, die in Containern aufgefangen werden“. Dabei gelangt auch die oberste Sedimentschicht in Apollos Schlund – und mit ihr alle Meeresbewohner, die auf den Knollen und im Meeresboden leben.

Gesteuert wird das Gefährt, das es auf ein Tempo von rund zwei Kilometer pro Stunde bringt, von einem Unterstützungsschiff. Das befindet sich oberhalb von Apollo II und bewegt sich mit ihm. In einem Versorgungskabel führen Strom- und Kommunikationsleitungen hinab zu dem Ernteroboter auf den Meeresboden. Parallel dazu verläuft die „Riser Pipe“: ein Transportrohr, in dem das Gemisch aus Wasser, Sand und Knollen in das Schiff gepumpt wird. Der produktionsreife Roboter soll 24 mal 16 Meter groß sein und etliche der kräftigen Saugdüsen besitzen.

Weil das Gemisch aus Wasser und Manganknollen eine hohe Dichte hat, anders als etwa unterseeische Ölvorkommen, benötigt die Riser Pipe elektrische Pumpen, die im Abstand von je einem Kilometer angebracht sind. Laut Hersteller IHC werden sie mit Meerwasser gefüllt, gekühlt und geschmiert. Der Vorteil: Sollte eine der Pumpen unter dem bis zu 500 Bar hohen Druck bersten, gelangt kein öliges Schmiermittel in den Ozean.

Pumpenlärm stört Meeresbewohner

Doch die Pumpen verursachen Lärm. Und die Wissenschaftler wissen, dass Störgeräusche unter Wasser zum Beispiel Schnabelwale dazu veranlasst, auf längere Tauchgänge zu gehen und seltener Luft zu holen – ein klarer Hinweis auf Stress für die Meeressäugetiere.

Zum Lärm kommt noch die Wasserverschmutzung hinzu. Bereits das Aufsammeln der Knollen wirbelt Sedimentstaub auf. Nachdem er Knollen und Sedimentwasser in den Rohren des Düsenkopfes voneinander getrennt hat, stößt Apollo II das Wasser-Sand-Gemisch wieder aus. Dabei hinterlässt er eine Staubwolke, die sich auf dem Meeresboden verteilt und weit über das Abbaugebiet hinausreicht.

Für Testfahrten in der Tiefsee müssen die Lizenznehmer daher mit Forschungseinrichtungen zusammenarbeiten, die die Folgen für die Umwelt überwachen. So will es die ISA-Explorationslizenz. Für Deutschland hat die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover 2006 eine Lizenz zum Erforschen von 75.000 Quadratkilometern in der Clarion-Clipperton-Zone erstanden. Seit 2010 begleiten Forscher vom Senckenberg-Museum in Frankfurt am Main die regelmäßigen BGR-Expeditionen und entnehmen Proben der Wasserfauna. Auch Geomar-Forscher überwachen, welchen Einfluss die Ernteroboter auf den Meeresboden und seine Lebewesen haben.

Kilometerlange Sedimentfahnen

So ist der Kieler Biogeochemiker Matthias Haeckel im Mai 2021 von einer Expedition in die Clarion-Clipper-Zone zurückgekehrt, wo er mit Kameras und Sonden die Ausbreitung der Sedimentwolken unter Wasser beobachtet hat. „Dazu haben wir stählerne Messtürme mit hydroakustischen Sensoren im Wasser platziert, die Dichte, Geschwindigkeit und Richtung im Wasser schwebender Partikel erfassen konnten“, schildert Haeckel. Auf hochauflösenden Fotos könne man bereits erkennen, dass sich Sedimentwolken im Umkreis von rund 500 Metern ausbreiten. Feine Sedimentfahnen reichen fünf Kilometer weit und vielleicht noch weiter.

Lagert sich das Sediment wieder ab, bedeckt es im und auf dem Meeresboden lebende Würmer. Der Lebensraum auf den Knollenfeldern ist einzigartig, sagt Haeckel. Auf den Knollen wachsen Organismen wie gestielte Schwämme und Korallen, die nicht vor den Abbaurobotern fliehen können. Seegurken und Schlangensterne benutzen die Knollen als Podium, um sich einen höheren Stand zu verschaffen und besser winzige Nahrungspartikel aus der Wassersäule filtern zu können. Auch sie schaffen es nicht, den mächtigen Maschinen zu entkommen.

Riesige Gebiete werden durchpflügt

Bis zu 300 Quadratkilometer Meeresboden kann ein Abbauroboter pro Jahr durchpflügen. Die abgeerntete Fläche erholt sich danach nicht wieder. Das zeigt das Discol-Experiment von 1989, bei dem Forscher im vier Kilometer tiefen Piscobecken vor der peruanischen Küste untersucht haben, wie sich der Rohstoffabbau auf das dortige Ökosystem auswirkt. Sie pflügten mit einer Egge 78 Spuren kreuz und quer durch den Meeresboden. Auf der fast elf Quadratkilometer großen kreisförmigen Fläche nahmen die Forscher die Störungen kurz danach sowie 26 Jahre lang immer wieder unter die Lupe.

Das Resultat ist ernüchternd: Bei der jüngsten Expedition mit dem Forschungsschiff Sonne vermaßen Forscher unter der Leitung von Meeresbiologin Antje Boetius vom Max-Planck-Institut in Bremen erneut die Pflugspuren vor Peru und verglichen sie mit Bildern von 1989 und 1996. Es zeigte sich, dass die Pflugspuren auch heute noch deutlich zu erkennen sind. In einer weiteren Studie fanden Meeresbiologen heraus, dass das Discol-Experiment das Wachstum zellkernloser Organismen wie Bakterien merklich beeinträchtigt und sich der Bestand auch 26 Jahre später nicht regeneriert hat.

Der veränderte Anteil gelöster Metalle im Sedimentwasser lässt darauf schließen, dass Unterwasserbergbau nicht nachhaltig ist. Der Metallgehalt im Wasser müsste über einen langen Zeitraum konstant bleiben, damit sich irgendwann wieder neue Knollen formieren können.

Dass Schäden auftreten werden, darüber sind sich die Forscher einig. Aber beziffern lassen sich die zu erwartenden Beeinträchtigungen schon deshalb schwer, weil wohl ein Großteil der Tiefseefauna noch gar nicht entdeckt ist. Kernproben aus der Clarion-Clipperton-Zone fördern fast jedes Mal neue Arten von Würmern und anderen Meeresbewohnern zutage.

In 200 bis 5000 Meter Tiefe leben etwa Ruderfußkrebse und Krill. Die winzigen Tiere sind nicht nur ein Grundbestandteil des marinen Nahrungsnetzes, sondern absorbieren auch CO2 und transportieren es in tiefe Ozeanschichten. Feine Partikel aus den Sedimentwolken der Abbauroboter könnten sich an das Plankton heften und seine Treibfähigkeit mindern. Dazu kommen gelöste Metalle wie Kupfer, Kobalt und Nickel, die hochkonzentriert giftig auf die Organismen wirken. Sie stammen aus der Riser Pipe und werden nach dem Verhütten zurück ins Meer geleitet.

Wie der Abbaukreislauf der Rohstoffe unter Wasser aussieht, wurde in der Praxis noch nicht vollständig untersucht. Fest steht indes: Der Tiefseebergbau wird keinesfalls rundherum sauber und nachhaltig sein. Doch immerhin bietet die Erkundung in der Clarion-Clipperton-Zone die Chance, an Land gemachte Fehler nicht unter Wasser zu wiederholen.

Energiereiche exotische Elementarteilchen könnten helfen, Zollkontrollen in Häfen und an Flughäfen zu verbessern.