Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
Het Coandă-effect speelt een cruciale rol in de technologie achter de verzamelingssystemen voor diepzeemijnbouw. Dit effect, dat de neiging van een vloeistof is om zich aan een oppervlak vast te hechten, beïnvloedt de manier waarop de verzamelaar de sedimenten van de zeebodem verwijdert. De effectiviteit van dit proces hangt af van verschillende factoren, waaronder het ontwerp van de apparatuur, de diepte van het gesneden sediment en de hydrodynamische omstandigheden in het testgebied. Bij het gebruik van Coandă-effect-gebaseerde systemen wordt de nadruk gelegd op het verzamelen van sedimenten door middel van het verwijderen van nodulen, sedimenten en het afvoeren van deze materialen in de waterkolom. Dit proces wordt beheerst door de dynamiek van de nabij- en verre velden van het sedimentpluim, wat de meeste voordelen biedt bij een goed begrepen bronsterkte.
In de eerste plaats is het belangrijk te begrijpen dat de optimale werking van verzamelingssystemen afhangt van zowel near-field als far-field modellering. Terwijl near-field modellering essentieel is voor de optimale plaatsing en werking van diffusers en de hydrodynamica rondom de verzamelaar, is de verre veldmodellering van groot belang voor het begrijpen van de dynamiek van de sedimentpluim op grotere afstand van de bron. Als het model van het verre veld goed is afgestemd, kan de efficiëntie van de apparatuur sterk worden verbeterd, wat resulteert in een vermindering van de schadelijke effecten op het milieu.
Een belangrijk onderdeel van deze modellering is het gebruik van een driedimensionaal hydrodynamisch model gebaseerd op flexibele mesh-technologie, die toegepast wordt in oceanen, kusten en estuariene omgevingen. Dit model maakt het mogelijk om de stroming van water in drie dimensies te simuleren, rekening houdend met de complexiteit van de zeebodem en de waterkolom. Door gebruik te maken van een numerieke oplossing van de Navier-Stokes-vergelijkingen, kan het model de hydrodynamische grenzen beter afbakenen en daarmee de sedimentpluim realistischer voorspellen.
Bij het opstellen van de sedimenttransportmodellen wordt rekening gehouden met de processen van aggregatie, settling (neerzetten), erosie, transport en de uiteindelijke depositie van sedimenten onder invloed van stromingen. De modellen moeten direct gekoppeld zijn aan het hydrodynamische model om de effecten van de sedimentpluim op de stromingen te simuleren. Dit proces is van groot belang voor het nauwkeurig kunnen voorspellen van de impact van de uitgevoerde verzamelingen op de zeebodem en de omringende wateren. De modellen moeten zowel cohesieve als niet-cohesieve sedimenten kunnen verwerken en hun resuspensie in de waterkolom goed kunnen simuleren.
Naast de hydrodynamische en sedimenttransportmodellen is er ook behoefte aan ecologische modellen die specifiek gericht zijn op de effecten van de mijnbouwactiviteit op de mariene ecosystemen. Deze modellen moeten in staat zijn om de reacties van het aquatische milieu op veranderingen in de waterkwaliteit, de belasting met zware metalen, en de effecten van sedimenten op de fauna te beschrijven. Dit wordt vaak gedaan door agentgebaseerde modellering, die de impact van verstoringen op beweegbare organismen zoals vispopulaties kan analyseren.
Een ander belangrijk aspect van sedimentpluimmodellering is het nauwkeurig vaststellen van de bronsterkte. Het bepalen van de hoeveelheid sediment die door de verzamelaar wordt losgemaakt is essentieel voor het modelleren van de uiteindelijke distributie van het sediment in de waterkolom. Dit kan moeilijk zijn zonder gedetailleerde metingen, maar voorlopige schattingen kunnen een nuttige eerste stap zijn. Bij tests in de Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) werd bijvoorbeeld vastgesteld dat de Coandă-effect-gebaseerde collectoren 3-6 cm in de zeebodem snijden, afhankelijk van de operationele parameters en het type sediment. Dit toont aan hoe belangrijk het is om apparatuurparameters goed te begrijpen om nauwkeurige bronsterkten te bepalen.
Bij het plannen van de monitoring van sedimentpluimen tijdens testmijnbouwactiviteiten moet er speciale aandacht worden besteed aan het verzamelen van gegevens die de belangrijkste processen van sedimenttransport en het lot van de vrijgekomen sedimenten valideren. Dit omvat het meten van de sedimentbronsterkte, de tijds- en ruimtelijke variabiliteit van de totale opgeloste sedimentconcentratie in zowel het near-field als het far-field, en het bestuderen van de sedimentatievelden waar het sediment zich uiteindelijk afzet. Het is essentieel om zowel de hydrodynamische omstandigheden als de variabiliteit van de stroming goed in kaart te brengen om te zorgen dat het verzamelde data representatief is voor de werkelijke operaties.
Voordat de testmijnbouw daadwerkelijk begint, kan het nuttig zijn om stochastische pluimmodellering toe te passen. Dit houdt in dat meerdere scenario’s van productieomstandigheden en stromingspatronen worden geanalyseerd, zodat een waarschijnlijkheidskaart van de sedimentpluim kan worden ontwikkeld. Dit helpt bij het strategisch plaatsen van monitoringsapparatuur zoals moorings en landers, zodat ze zich in de gebieden bevinden waar de kans het grootst is dat ze de sedimentpluim vangen. Gedurende de operatie zelf is het aanpassen van de positionering van mobiele assets op basis van real-time data essentieel om te zorgen dat deze de sedimentpluim effectief kunnen volgen.
Bij het monitoren van de bronsterkte van sedimenten op de zeebodem moeten verschillende instrumenten worden gebruikt, waaronder debietmeters, dichtheidsmeters en turbiditeitsmeters in de collector, die de hoeveelheid afgegeven sediment in de waterkolom registreren. Al deze gegevens helpen bij het beter begrijpen van de effecten van de mijnbouwactiviteiten op het mariene milieu en het optimaliseren van de technieken om de impact te minimaliseren.
Hoe wordt de sedimentpluim in diepzeemijnbouw gemeten en gemodelleerd?
Het meten en modelleren van sedimentpluimen in diepzeemijnbouw is een complex proces dat nauwkeurige technieken vereist om de impact op het mariene milieu te begrijpen. Hierbij wordt zowel gebruikgemaakt van geavanceerde sensoren op het mijnbouwapparaat als van diverse monitoringstechnieken die zowel in de nabije als verre omgeving van de uitstoot plaatsvinden. Het doel is niet alleen de sedimentconcentratie te meten, maar ook inzicht te krijgen in de verspreiding, verdunning en de snelheid van de sedimentdeeltjes in de waterkolom.
De sensoren die op het voertuig zijn geïnstalleerd, zoals de optische turbiditysensoren, geven inzicht in de diepte van de sedimentlaag. In gevallen waar directe metingen van de massastroom niet mogelijk zijn, kan akoestische instrumentatie, die een 3D-beeld biedt van de akoestische terugverstrooiing achter de verzamelaar, worden gebruikt om de massastroom na kalibratie te berekenen. Deze gegevens zijn essentieel voor het berekenen van de hoeveelheid sediment die de waterkolom binnenkomt, waarbij het gedrag van de sedimentpluim nauwkeurig kan worden gemodelleerd op basis van het systeem van de mijnbouwoperaties.
In de nabije omgeving van het lozingspunt (meestal binnen 200 meter) wordt monitoring uitgevoerd door middel van verschillende technieken, waaronder het gebruik van een ROV (Remote Operated Vehicle) die uitgerust is met een ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). Deze ADCP registreert akoestische terugverstrooiing en biedt een driedimensionaal beeld van de zwevende sedimentpluim. Dit is cruciaal voor het bepalen van de bronsterkte en het begrijpen van de sedimentpluimkarakteristieken bij de grens tussen de nabij- en verre velden. Daarnaast worden optische turbiditysensoren gebruikt om de twee-dimensionale verspreiding van de sedimentpluim in kaart te brengen, terwijl partikelcamera’s de evolutie van de deeltjesgrootte en bezinkingssnelheid volgen. Niskin-watermonsters en sensoren voor temperatuur en saliniteit dragen bij aan de kalibratie van de gegevens en de evaluatie van de sedimentconcentraties.
Bij het monitoren van de verre pluim (meer dan 200 meter van de uitstoot) zijn meerdere monitoringmethoden nodig. Dit omvat de inzet van ROV's en AUV's (Autonomous Underwater Vehicles), die met behulp van verschillende sensoren zoals hoge-resolutie turbiditysensoren en multi-beam echoloodsystemen gedetailleerde gegevens verzamelen over de verspreiding en verdunning van de sedimentpluim over langere afstanden. AUV’s kunnen bovendien continu het gedrag van de pluim volgen, ook buiten het directe mijnbouwgebied, waarbij ze meestal volgens een vast patroon werken dat is gebaseerd op real-time stromingsdata en kortetermijnvoorspellingen van de pluim.
Naast de gebruikelijke monitoringapparatuur kunnen ook vaste monitoringstations in het verre veld worden ingezet, voornamelijk om de benthische (bodem)pluim te volgen. Deze stations, zoals kleine landers of nabij-bed moorings, zijn uitgerust met verschillende sensoren, waaronder turbiditysensoren en ADCP’s voor het meten van stromingen en akoestische terugverstrooiing op verschillende diepten. Deze gegevens bieden inzicht in de tijdsafhankelijke variatie van de pluim, die vervolgens kan worden gebruikt om operationele plannen te ondersteunen en de verspreiding van de sedimenten te voorspellen.
Er zijn echter ook alternatieve bewijsbronnen die kunnen helpen bij het monitoren van de sedimentpluim, zoals het gebruik van grote volume watermonsters of andere hoogwaardige monsters die worden verzameld tijdens rozetcastes van de oppervlaktesurveystations. Deze monsters kunnen meer gedetailleerde gegevens bieden dan de monstername door ROV’s en kunnen bijdragen aan het verbeteren van de nauwkeurigheid van de analyses.
Bij de implementatie van dergelijke systemen is het van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat alle instrumenten goed gekalibreerd zijn en dat storingen, zoals ruis van het navigatiesysteem van de ROV, zorgvuldig worden geminimaliseerd. Het gebruik van numerieke modellen in combinatie met real-time gegevens speelt ook een grote rol in het verbeteren van de nauwkeurigheid van de metingen en voorspellingen. Dit stelt de onderzoekers in staat om niet alleen de huidige staat van de sedimentpluim te begrijpen, maar ook om voorspellingen te doen over hoe de pluim zich zal verspreiden, afhankelijk van de variërende omstandigheden in de oceaan.
Het monitoren van sedimentpluimen is dus een veelomvattend proces, waarbij verschillende technologieën samenkomen om een gedetailleerd en betrouwbaar beeld te geven van de impact van diepzeemijnbouwactiviteiten op het mariene milieu. Door het combineren van directe metingen met geavanceerde modellen kan men de invloed van de mijnbouw op de omgeving beter begrijpen en toekomstige operaties optimaliseren.
Wat zijn de juridische en institutionele aspecten van de overgang naar de exploitatiefase in zeebodemontginning?
De naleving van de regels in de zeebodemontginning is een cruciaal onderwerp, omdat elke schending door een aannemer ernstige juridische gevolgen kan hebben. Wanneer een aannemer zijn verplichtingen niet nakomt, heeft de Raad de mogelijkheid om het contract voor exploratie te schorsen of te beëindigen, zonder afbreuk te doen aan andere rechten die de Autoriteit mogelijk heeft. Dit besluit wordt genomen via een kennisgeving van de Secretaris-Generaal, die de redenen voor de actie uiteenzet. De schorsing of beëindiging wordt van kracht 60 dagen na de kennisgeving, tenzij de aannemer binnen die termijn betwist dat de Autoriteit het contract kan schorsen of beëindigen, zoals bepaald in Deel XI, sectie 5, van de Conventie. In dat geval wordt de schorsing of beëindiging pas effectief na een definitieve bindende beslissing van het Internationale Tribunal voor het Recht van de Zee (ITLOS).
Wanneer een schending van het contract niet leidt tot schorsing of beëindiging, kan de Raad geldboetes opleggen die proportioneel zijn aan de ernst van de schending. Als een aannemer zijn goedgekeurde werkplan voor de exploratie niet binnen de vastgestelde tijdslimieten heeft uitgevoerd, kan de Raad de voorkeur of prioriteit intrekken, mits de aannemer voldoende gelegenheid heeft gekregen om te worden gehoord. De redenen voor deze intrekking worden gedeeld met de aannemer, en zijn reactie wordt in overweging genomen voordat een beslissing wordt genomen. De intrekking wordt pas definitief nadat de aannemer de mogelijkheid heeft gehad om alle juridische mogelijkheden te benutten die beschikbaar zijn volgens de regels van de Conventie.
Deze maatregelen zijn bedoeld om ervoor te zorgen dat alle activiteiten in de “Area” (de internationale zeebodem) in overeenstemming zijn met de internationale regelgeving. De Raad kan ook een “Compliance Committee” oprichten om toezicht te houden op de naleving van de regels tijdens de exploitatie, maar er bestaat nog geen consensus over de plaats van dit comité binnen de institutionele structuur van de Autoriteit. Sommige delegaties zijn van mening dat het Comité binnen de Commissie moet worden opgericht, terwijl anderen vinden dat er een nieuw orgaan van de Raad moet komen. Er is ook een voorstel voor een hybride model, waarbij de Commissie in twee kamers wordt verdeeld om zowel onafhankelijk toezicht als inspectie te verzekeren.
Bovendien wordt een “rooster van inspecteurs” opgericht, waarvan de taken en verantwoordelijkheden worden geregeld in de regelgeving. De Secretaris-Generaal zal een geschikte functionaris aanstellen als “Hoofdinspecteur”, die verantwoordelijk zal zijn voor het dagelijkse beheer van het inspecteursrooster en het inspectieprogramma. Deze stappen zijn bedoeld om ervoor te zorgen dat de naleving van de regels niet alleen op papier bestaat, maar daadwerkelijk wordt gehandhaafd. Veel andere aspecten van inspectie, naleving en handhaving worden nog steeds besproken.
De overgang naar de exploitatie van de zeebodem is ook nauw verbonden met bredere mondiale vraagstukken, zoals de bescherming van het mariene milieu en de verschuiving naar schone energie. Er is een groeiende erkenning van de noodzaak om de oceanen te beschermen en tegelijkertijd economische kansen te benutten, maar de implementatie van het principe van het gemeenschappelijk erfgoed van de mensheid blijft een uitdaging. De druk van belanghebbenden en de behoefte aan economische ontwikkeling mogen de milieubescherming niet ondermijnen. Het is essentieel om een evenwicht te bewaren tussen de bescherming van de oceaan en het mogelijk maken van commerciële mijnbouw op de zeebodem, zonder de principes van de Conventie in gevaar te brengen.
Het functioneren van de Autoriteit is in veel opzichten een werk in uitvoering. De manier waarop landen en belanghebbenden de exploitatie van de zeebodem regelen, kan mogelijk bijdragen aan nieuwe vormen van multilaterale diplomatie en de ontwikkeling van best practices voor het beheer van mondiale hulpbronnen. Dit zou echter alleen kunnen gebeuren als er een bredere erkenning komt van de noodzaak om gezamenlijke verantwoordelijkheden aan te nemen voor het milieu en de toekomstige welvaart van de mensheid. De balans tussen economische ontwikkeling en milieubescherming is delicaat, maar noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de doelen van de Conventie daadwerkelijk worden gerealiseerd.
De bescherming van het mariene milieu blijft van groot belang voor de internationale gemeenschap, maar het is ook belangrijk om ervoor te zorgen dat de zorgvuldig gecreëerde balans in de Conventie en de Overeenkomst niet wordt verstoord, zodat commerciële zeebodemontginning op een verantwoorde manier kan plaatsvinden wanneer deze een realiteit wordt. Het principe van het gemeenschappelijk erfgoed van de mensheid mag niet alleen een theoretisch streven blijven, maar moet daadwerkelijk voordelen opleveren voor de hele wereldbevolking, zonder onterecht de economische vooruitgang te belemmeren.
Hoe kunnen PRZ’s bijdragen aan de bescherming van mariene ecosystemen in mijnbouwgebieden?
De concepten van Preservation Reference Zones (PRZ’s) en Areas of Particular Environmental Interest (APEI’s) worden steeds belangrijker in het debat over de bescherming van mariene ecosystemen, vooral in verband met de impact van de diepzeemijnbouw. PRZ’s zijn zones die specifiek worden aangemerkt om wetenschappelijke monitoring en evaluatie van milieu-impact mogelijk te maken. Deze zones kunnen echter ook een bredere rol spelen in het bevorderen van de conservering van mariene habitats die anders onderbeschermd zouden blijven, vooral in gebieden die al kwetsbaar zijn door industriële activiteiten.
In een recent voorstel werd het idee geopperd om PRZ’s te integreren in het bredere kader van bescherming voor mariene gebieden die minder dan 10% van hun oppervlakte beschermd hebben. Dit zou bijdragen aan een meer robuust netwerk van beschermde gebieden, waarbij de focus niet enkel ligt op het voorkomen van verdere schade, maar ook op het herstel van ecosystemen die onder druk staan door menselijke activiteiten. Dit idee kreeg steun van de Raad van de Internationale Zeebodemautoriteit (ISA), die na beoordeling het voorstel goedkeurde, met als doel verder onderzoek en verkenning van de rol van PRZ’s in het bredere milieubeheerplan.
Het proces rond PRZ’s werd verder verduidelijkt door het feit dat het beoogde gebruik van deze zones primair gericht is op het ondersteunen van monitoring- en impactbeoordelingsactiviteiten. Hoewel de concepten van PRZ’s en APEI’s elkaar overlappen in hun milieudoelen, is er enige verwarring over de specifieke rol en de mate van bescherming die ze bieden. Het is belangrijk om te begrijpen dat PRZ’s en APEI’s niet volledig hetzelfde zijn. Waar APEI’s meer gericht zijn op permanente bescherming van mariene gebieden, kunnen PRZ’s ook tijdelijke wetenschappelijke hulpmiddelen zijn die helpen bij het verzamelen van gegevens over milieueffecten, zonder dat ze altijd strikt beschermde gebieden zijn.
De implementatie van PRZ’s zou dus moeten plaatsvinden binnen een breder plan van bescherming, waar naast de bescherming van ecosystemen, ook ruimte is voor wetenschappelijke exploratie en monitoring. De nadruk op wetenschappelijke gegevensverzameling biedt kansen voor toekomstige beleidsaanpassingen en draagt bij aan een dynamischer begrip van hoe mariene gebieden reageren op menselijke invloeden. Het is ook van belang om te realiseren dat PRZ’s en de bredere concepten van gebiedsgebonden beheer (ABMT’s) voortdurend evolueren, vooral nu er meer nadruk wordt gelegd op de integratie van verschillende benaderingen van mariene ruimtelijke planning.
In de praktijk hebben PRZ’s en vergelijkbare managementmaatregelen zoals IRZ’s (Impact Reference Zones) aangetoond dat ze nuttige instrumenten zijn voor het uitvoeren van milieueffectbeoordelingen (EIA’s), die helpen bij het identificeren van de potentiële effecten van activiteiten zoals mijnbouw op mariene ecosystemen. Dit wordt vooral duidelijk in de context van de ontwikkeling van REMP’s (Regional Environmental Management Plans), die specifiek gericht zijn op het beheer van impactgebieden in verschillende oceanen, zoals de Indische en de Atlantische Oceaan. Het gebruik van fijnmazige filters en gedetailleerde ecologische analyses, zoals de term "Areas In Need of Protection" (AINP), helpt bij het identificeren van kleinere, maar ecologisch cruciale gebieden zoals hydrothermale vents en koudwaterkoraalkolonies.
Bovendien is het belangrijk om te erkennen dat de ontwikkelingen op het gebied van REMP’s en PRZ’s deel uitmaken van een langdurig proces van wetenschappelijke samenwerking tussen landen en internationale organisaties. De betrokkenheid van diverse wetenschappelijke instellingen en beleidsmakers maakt het mogelijk om op basis van gedetailleerde en up-to-date gegevens, adequaat beleid te formuleren. Dit betekent echter ook dat de wetgeving en de praktische implementatie van deze instrumenten voortdurend moeten worden geëvalueerd en aangepast aan nieuwe inzichten en technologische vooruitgangen. De vertraging in de goedkeuring van documenten zoals de standaardprocedure voor het ontwikkelen en goedkeuren van REMPS is een bewijs van de complexiteit van dit proces.
Hoewel de invloed van PRZ’s op het bredere milieu-beleid en de wetgeving pas volledig zichtbaar zal zijn wanneer de exploitatie-regels zijn afgerond, kunnen we nu al concluderen dat deze zones een cruciale rol spelen in de strategische bescherming van mariene gebieden die anders zouden kunnen worden verwaarloosd of onvoldoende beschermd. Het is noodzakelijk om verder te kijken dan alleen de formele beschermingsmaatregelen en de wetenschappelijke waarde van PRZ’s als een instrument voor toekomstige mariene conservatie te erkennen. Op lange termijn kunnen deze zones helpen om een meer robuuste en dynamische benadering van marien beheer te creëren die in staat is om zowel ecologische als industriële belangen in evenwicht te brengen.