MARTHA HENRIQUES (BBC Future)

Nhật Bản khai khoáng từ núi lửa ở đáy đại dương

.

Ngoài khơi Okinawa, tại một dải đất mảnh kéo dài giữa quần đảo Ryuku ở miền nam Nhật Bản, dưới độ sâu hàng ngàn mét có dấu tích của hệ thống núi lửa thủy nhiệt đã nguội nằm rải rác dưới đáy đại dương.

Khoáng sản từ những miệng núi lửa đã nguội từ lâu này giờ đây đang thu hút sự chú ý vì nhu cầu khai thác đáy biển sâu ngày càng tăng trong cộng đồng quốc tế.

Chỉ một trong những khu mỏ như vậy được cho là đủ trữ lượng kẽm đủ để đáp ứng nhu cầu của Nhật Bản trong một năm.

Là quốc gia nhập khẩu đa số khoáng sản, trữ lượng sulphide dưới đáy biển được coi là nguồn tài nguyên nội địa thay thế đầy tiềm năng và hấp dẫn cho Nhật Bản.

Nhưng cái giá phải trả có thể sẽ rất cao: việc đụng chạm tới những địa điểm này qua việc khai quặng có thể đẩy hệ sinh thái độc đáo và mong manh ở nơi đó vào tình trạng bị đe doạ.

Những khu mỏ giàu khoáng sản này – mỏ quặng sulphide lớn dưới đáy biển – là nơi nước nóng tràn lên từ những vết nứt có hình ống khói ở đáy biển, gần ranh giới giữa các mảng kiến tạo địa chất. Chúng hình thành khi nước biển lạnh thấm qua vết nứt trong vỏ Trái Đất, nóng lên và rửa trôi khoáng sản từ trong đá khi dòng nước đi qua. Nước được làm nóng sau đó trồi lên nền đáy biển, tạo thành các vụ nổ và tạo ra những ống khói.

Mãi đến năm 1977 mới được khám phá, miệng núi lửa thủy nhiệt là nơi cư trú của các loại sinh vật cực kỳ đa dạng khi núi lửa hoạt động.

Giun ống có thể dài đến hai mét với đầu đỏ rực rỡ, cua trắng với vẻ chết chóc và cá, cùng vô số các loài vi sinh vật đã thích nghi với điều kiện sống độc đáo cùng sức nóng và bóng tối tại miệng núi lửa thủy nhiệt.

Miệng núi lửa thủy nhiệt không tồn tại mãi mãi. Trong hàng ngàn năm, các mảng kiến tạo đưa các miệng núi lửa thủy nhiệt rời xa khỏi chỗ giáp ranh giữa các mảng kiến tạo. Miệng núi lửa thuỷ nhiệt dần trở nên ít hoạt động hơn, nguội dần và tĩnh lặng.

Gần những khu vực ngừng hoạt động đó, trữ lượng khoáng sản – gồm có đồng, kẽm, chì, vàng và bạc – vẫn còn nằm trên bề mặt, hoặc ở vị trí rất gần với đáy biển. Một gò núi lửa có thể gồm hàng triệu tấn quặng kim loại.

Với Nhật Bản, trữ lượng khoáng sản lớn như vậy được coi như nguồn tài nguyên tiềm năng cung cấp cho nhu cầu kim loại cơ bản của quốc gia này.

Chính phủ Nhật Bản đã khởi động dự án nghiên cứu tìm kiếm các mỏ kim loại trên vào năm 2013. Tuy nhiên, dẫu có trữ lượng lớn nhưng quá trình tìm kiếm quặng là việc khó khăn.

\”Kim loại nóng không hề rò rỉ ra chút nào, khiến ta không thể dùng thiết bị cảm biến để phát hiện từ xa,\” Paul Lusty, người đứng đầu nhóm tìm quặng kim loại và hàng hóa tại Cơ quan Khảo sát Địa lý Anh Quốc viết trong email gửi về từ một tàu nghiên cứu đang khảo sát khu vực Rio Grande Rise ngoài khơi biển Brazil.

\”Theo thời gian, chúng nhiều khả năng bị biến đổi và vùi lấp bởi trầm tích, và kết quả là bị chôn vùi hoàn toàn, không có dấu hiệu rõ ràng nào ở đáy biển.\”

Các điều kiện địa hình nơi đáy biển cũng cực kỳ khắc nghiệt. Việc thăm dò khai thác phải thực hiện ở độ sâu lên tới 3.000m và những dòng hải lưu nơi đáy biển chảy rất mạnh.

Cùng với thách thức tìm ra vị trí mỏ quặng, thì việc xác định được trữ lượng cũng là yếu tố quan trọng.

Các mỏ có thể sâu từ hàng chục đến hàng trăm mét phía dưới đáy biển. Việc xác định được quy mô mỏ sẽ giúp chúng ta thẩm định, đánh giá được các nguồn khoáng sản nhiều ít tới mức nào ở những địa điểm cụ thể.

Các nhà nghiên cứu đang phát triển kỹ thuật mới để trả lời các câu hỏi trên.

Một trong những phương pháp hứa hẹn nhất là sử dụng sóng âm, theo Eiichi Asakawa, tổng giám đốc phòng nghiên cứu và phát triển tại JGI, một công ty khảo sát địa chất có trụ sở ở Tokyo.

Kỹ thuật này áp dụng việc khuếch tán sóng âm dưới nước đến đáy biển. Khi chạm tới bề mặt cứng của mỏ khoáng sản, sóng âm sẽ phản hồi một phần.

\”Chúng tôi thu nhận được sóng âm phản hồi rất yếu, rất chi tiết bằng thiết bị nghe dưới nước, hydrophone. Chúng tôi phân tích dữ liệu phản hồi để có được hình ảnh bên dưới đáy biển,\” Asakawa nói.

\”Hệ thống của chúng tôi rất mới. Đây có thể là hệ thống duy nhất trong dòng sản phẩm này trên thế giới.\”

JGI đã sử dụng phương pháp này để làm việc với Cơ quan Công nghệ và Khoa học Biển – Địa chất Nhật Bản trong một dự án về công nghệ thế hệ kế tiếp trong khám phá tài nguyên đại dương từ năm 2014.

Các nhà nghiên cứu khác vẫn thường sử dụng phương pháp điện từ để xác định mỏ khoáng sản.

Tập đoàn Dầu Khí và Kim loại Quốc gia Nhật Bản sử dụng phương pháp này để tìm ra sáu khu quặng lớn có thể là ứng viên tiềm năng tốt đưa vào khai thác.

Trong 2017, một trong những khu quặng này đã được khai thác thử nghiệm, thu được khối lượng quặng lớn từ độ sâu 1.600m dưới đáy biển và lần đầu tiên đưa lên mặt biển. Bước kế tiếp là xem xét liệu phương pháp này có thể thực hiện ở quy mô thương mại không.

Nhưng loại hoạt động này đi kèm với rủi ro môi trường đáng kể. Một trong những vấn đề chính là chúng ta mới có một lượng kiến thức rất khiêm tốn về môi trường và hệ sinh thái đáy biển, Conn Nugent, giám đốc dự án khai thác đáy biển tại Quỹ Pew, nói.

Dù đã qua hàng thập niên nghiên cứu, hầu hết địa hình đáy biển vẫn chưa được xác lập rõ ràng, chi tiết trên bản đồ.

Thậm chí số lượng các công trình nghiên cứu về hệ sinh thái mà đáy biển dung chứa còn ít hơn nữa.

\”Hầu hết các khu vực đang được xem xét khai thác khoáng sản ở đáy biển sâu đều mới được khám phá rất ít,\” Nugent nói. \”Cho nên chúng ta đang tiến hành mò mẫm chứ chưa có đủ hiểu biết về chúng.\”

Không có kiến thức nền tảng vững vàng về sự sống mà các miệng núi lửa thủy nhiệt dung chứa, người ta không thể hiểu tường tận về hệ quả môi trường một khi ta tiến hành khai thác các mỏ sulphide khổng lồ dưới đáy biển.

Thậm chí nếu như các miệng núi lửa đã ngừng hoạt động không \’đụng chạm\’ gì tới các hệ sinh thái tại các miệng núi lửa đang hoạt động gần đó, thì tự các khu mỏ ở đó cũng có thể là nơi lưu trú của các hình thức tồn tại sự sống độc đáo.

\”Những mỏ đã nguội có thể vẫn là nơi cư trú với hệ sinh thái riêng, và nơi này có thể bị quấy rầy,\” Lusty nói.

\”Hiện chúng ta đang thiếu hụt trầm trọng các công trình nghiên cứu căn bản về các sinh vật và cộng đồng động thực vật sinh sống ở đó; và có sự không rõ ràng về các phương thức khai khoáng nào có thể được sử dụng, cường độ, thời gian hoạt động của các phương thức đó sẽ tác động ra sao đến hệ sinh thái dưới đáy đại dương.\”

Nhằm hướng tới các dự án tương lai trên hải phận quốc tế, Tổ chức Đáy biển Quốc tế đang trong quá trình xây dựng quy định về khai thác khoáng sản đáy biển sâu.

Nugent đang tư vấn cho việc xây dựng những quy định này. Trong bối cảnh chúng ta còn đang thiếu kiến thức về những địa điểm tiềm năng khai thác khoáng sản này, thì cách tiếp cận tốt nhất là phải thận trọng, ông nói.

\”Phản ứng cần thiết với sự không hiểu biết đó là hãy khoanh vùng đối với những khoảng đáng kể – và ý chúng tôi là 30 – 50% – trong tổng số các khu vực, cam kết coi đó là vùng không khai thác khoáng sản,\” Nugent nói.

Khói độc

Khi hướng dẫn của ISA rốt cuộc có hiệu lực, thì những quy định như vậy có thể được áp dụng trên hải phận quốc tế, vốn là vùng nước chiếm phần lớn diện tích đại dương. Nhưng nằm ngoài vùng biển quốc tế thì ở vùng đặc quyền kinh tế của mình, mỗi quốc gia sẽ hoạt động theo luật của riêng họ.

Tác động có thể phát sinh từ hoạt động khai thác khoáng sản nơi đáy đại dương là sẽ tạo thành vùng bụi mù từ trầm tích trên diện rộng kéo dài hàng trăm km.

Được tạo ra khi đáy biển bị chấn động, vùng bụi mù này được cho là một trong những yếu tố độc hại nhất của khai thác khoáng sản đáy biển.

Khói mù có thể bao gồm những vật liệu độc hại, hoặc có khi nó chỉ phủ kín những sinh vật sống ở tầng đáy nơi bụi mù phủ đến.

Bản chất biến động liên tục của dòng chảy dưới đáy biển có thể khiến người ta khó ước đoán được khói bụi sẽ lan rộng đến đâu.

Cùng với khói mù, nếu hoạt động khai thác khoáng sản khéo dài liên tục, sẽ có những sự tác động khác tới đời sống tự nhiên.

\”Chúng tôi biết rằng thậm chí chỉ sự hiện diện của tàu thuyền trên mặt biển cũng sẽ gây ra ánh sáng [về đêm] với chim, và nó cũng có nguy cơ tăng ô nhiễm tiếng ồn, vốn là vấn đề với một số loài động vật biển có vú và cá,\” Kirsten Thompson, nhà sinh thái học tại Đại học Exeter, người đang nghiên cứu về tác động tiềm ẩn của khai thác khoáng sản biển sâu, nói.

\”Có rất nhiều thứ ta có thể dự đoán có thể liên quan đến loại hoạt động khai khoáng này, nhưng ở quy mô nào thì ta không biết.\”

Nhưng tác động môi trường ở đáy biển sâu có thể bị bỏ qua một bên vì một lợi ích rất quan trọng, Lusty nói.

Chúng có thể là nguồn kim loại tiết kiệm năng lượng hơn những loại kim loại trên mặt đất.

Chẳng hạn, chất lượng của quặng đồng từ một trong những khu mỏ trên mặt đất sẽ giảm trữ lượng 25% trong 10 năm.

Những quặng nghèo chất lượng hơn – thường có ít hàm lượng đồng trên một kg quặng hơn – nghĩa là người ta tốn nhiều năng lượng, thải nhiều khí carbon hơn để chiết xuất được kim loại đó.

\”Những quặng [dưới đáy biển] đôi khi giàu kim loại hơn so với những mỏ mà ta đang khai thác trên đất liền,\” Lusty nói. \”Vì vậy người ta sẽ cần ít quặng hơn để sản xuất ra cùng số lượng kim loại – và việc cần có ít hoạt động khai mỏ, nghiền và xay hơn đồng nghĩa với việc giảm bớt được năng lượng tiêu hao.\”

Nhu cầu đối với những kim loại như đồng sẽ là rất lớn để xây dựng cơ sở vật chất đối với năng lượng tái tạo, ví dụ như năng lượng mặt trời và điện gió.

Một số trong những mỏ đồng lớn nhất thế giới trên mặt đất chỉ đang sản xuất với quặng đồng chỉ có hàm lượng 0,7%, trong khi những khu mỏ sulphide khổng lồ dưới đáy biển thường có hàm lượng đồng tập trung cao hơn gấp nhiều lần.

\”Việc khai thác tài nguyên kim loại ở biển sâu sẽ can thiệp vào môi trường tự nhiên, nhưng những kim loại đó lại vô cùng cần thiết cho việc phát triển được nhiều công nghệ cần thiết nhằm đạt mục tiêu của Liên hiệp quốc trong việc xoá đói giảm nghèo, bảo vệ hành tinh và đem lại sự thịnh vượng cho mọi người,\” Lusty nói.

Tìm ra cách thức nhằm cung cấp nguyên liệu thô cho công nghệ năng lượng tái tạo và bảo vệ đáy biển sâu là \”lằn ranh khó khăn\”, Thompson nói.

\”Chúng ta biết là trong tương lai, chúng ta cần phải giảm thiểu việc xả khí carbon, và cũng biết là không thể tiếp tục sử dụng những nguồn tài nguyên đó ở mức độ hiện thời.\”

Giải pháp có thể áp dụng là nên tập trung vào tái chế khoáng sản và vật liệu mà ta đã sử dụng, Thompson lập luận.

\”Chúng ta có thể thực hiện việc này theo cách bền vững hơn bằng cách tìm cách tăng tỷ lệ tái chế [kim loại] và thực sự thúc đẩy phát triển các loại công nghệ mới không đòi hỏi quá nhiều những tài nguyên như vậy,\” bà nói.

Chiến lược năng lượng mới nhất của Nhật Bản cho thấy quốc gia này có kế hoạch xa hơn trong việc tìm hiểu khai thác các mỏ sulphide khổng lồ dưới đáy biển.

Nhưng kế hoạch này có phát triển thành quy mô thương mại không, điều đó còn tùy thuộc vào nhiều thứ khác, như liệu các khu mỏ dễ tiếp cận đến mức nào và người ta tốn bao nhiêu tiền để đưa chúng lên.

Tuy nhiên, chiến lược năng lượng cũng tập trung vào việc tái sử dụng khoáng sản và \”nhiệt thành khuyến khích\” việc phát triển công nghệ tái chế mới.

Những khu mỏ xung quanh các miệng núi lửa thủy nhiệt chỉ là một trong nhiều điểm được quan tâm trong vấn đề khai thác tài nguyên dưới đáy đại dương, là hoạt động có thể sẽ trở nên khởi sắc vào vài năm tới.

Những nguồn khoáng sản khác vẫn đang được khám phá như các hạch đa nhân, thường tìm thấy ở những bình nguyên đáy biển, và lớp vỏ fero-mangan giàu cobalt được tìm thấy trong những ngọn núi dưới đại dương, và thậm chí những vũng bùn giàu kim loại được tìm thấy bên dưới vùng nước có hàm lượng muối cao, như ở Biển Đỏ.

Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có giải pháp nào cho mối xung đột giữa việc dùng khoáng sản khai thác từ dưới đáy đại dương cho công nghệ năng lượng tái tạo và nguy cơ tàn phá môi trường khi ta khai thác khoáng sản đó.

Nguồn: BBC