Manganknollen auf dem Meeresboden in der Clarion-Clipperton-Zone. Das Bild wurde mit ROV KIEL 6000 während der Expedition SO239 mit FS SONNE im April 2015 aufgenommen. Foto: ROV-Team, GEOMAR.

Manganknollen auf dem Meeresboden in der Clarion-Clipperton-Zone. Das Bild wurde mit ROV KIEL 6000 während der Expedition SO239 mit FS SONNE im April 2015 aufgenommen. Foto: ROV-Team, GEOMAR.

Während der Expedition SO242 mit FS SONNE untersucht der Unterwasserroboter ROV KIEL 6000 ein Manganknollenfeld. Hier zeigt er eine solche Knolle. Foto: ROV-Team, GEOMAR.

Während der Expedition SO242 mit FS SONNE untersucht der Unterwasserroboter ROV KIEL 6000 ein Manganknollenfeld. Hier zeigt er eine solche Knolle. Foto: ROV-Team, GEOMAR.

Hier ist die Spitze des Schwarzen Rauchers "One Boat" im Hydrothermalfeld "Turtle Pits" am Mittelatlantischen Rücken zu sehen. Foto: ROV-Team, GEOMAR.

Hier ist die Spitze des Schwarzen Rauchers "One Boat" im Hydrothermalfeld "Turtle Pits" am Mittelatlantischen Rücken zu sehen. Foto: ROV-Team, GEOMAR.

15.02.2016

„Der Meeresboden als Rohstoffquelle der Zukunft“

Chance für die Zukunft oder bloß Science Fiction?

von Dr. Sven Petersen, GEOMAR

Der Mensch ist ein metallverarbeitendes Wesen. Nicht zufällig bezeichnen Archäologen wichtige vor- und frühgeschichtliche Epochen, die Bronze- und die Eisenzeit, nach der Fähigkeit der Menschen, bestimmte Metall zu verarbeiten. An dieser grundlegenden Bedeutung metallischer Rohstoffe hat sich bis heute nichts geändert – im Gegenteil. Eine wachsende Weltbevölkerung benötigt Städte, in denen riesige Mengen von Metallen verbaut werden. Und statt Bronze und Eisen verbrauchen wir heute Kupfer, Indium oder Lithium für Mobiltelefone, Akkus oder Computerprozessoren. Insgesamt wurden 2010 neben 2.400 Millionen Tonnen Eisen auch 540 Millionen Tonnen Metalle durch Bergbau gefördert.

All diese metallischen Rohstoffe wurden und werden aus knapp einem Drittel der Oberfläche unseres Planeten gewonnen – auf den Kontinenten. Die Ozeane, die zwei Drittel der Erdoberfläche ausmachen, spielen dabei bisher keine Rolle. Zwar werden mineralische Rohstoffe wie Sand und Kies, aber auch Diamanten und Metalle wie Titan oder Zinn, schon seit Jahrzehnten aus den Flachwasserbereichen der Meere gewonnen, die Metallvorkommen in der Tiefsee blieben bisher jedoch unangetastet. Doch seit Kurzem gibt es vermehrt industrielle Bestrebungen, den Meeresbergbau auf die Tiefsee auszuweiten. 
Zu den Rohstoffen, die aus der Tiefsee gefördert werden sollen, zählen Manganknollen, Kobaltkrusten und Massivsulfide. Häufig werden diese als „nachwachsende“ Rohstoffe bezeichnet, was allerdings irreführend ist, da ihre Anreicherung mehrere Jahrtausende oder sogar Jahrmillionen dauert. 
In den 1980er Jahren gab es schon einmal ein großes Interesse an einem solchen Abbau. Das lag nicht zuletzt an den Vorhersagen des „Club of Rome“ über endliche Rohstoffvorkommen. Ganze Forschungsflotten untersuchten daraufhin die Manganknollen-Felder in den Tiefseeebenen des Pazifiks, um herauszufinden, ob sie sich als mögliche neue Rohstoffquelle eignen. Doch das Interesse der Industrieländer schwand aus zweierlei Gründen schnell wieder: Die Rohstoffpreise sanken und außerdem fand man neue Lagerstätten an Land. Diese erste Meeresbergbau-Euphorie und die Furcht vor einer Ausbeutung der Meere durch die Industrieländer auf Kosten der Allgemeinheit führte zur Bildung der Internationalen Meeresbodenbehörde der Vereinten Nationen in Jamaika (International Seabed Authority, ISA) sowie zur Unterzeichnung der „Verfassung der Meere“ UNCLOS (United Nations Convention on the Law of the Sea) im Jahr 1982. Dieses Abkommen bildet seit seinem Inkrafttreten 1994 für alle Unterzeichner die Grundlage zur Nutzung mariner Rohstoffe am Meeresboden außerhalb der Hoheitsgebiete der Länder. 
Aktuell erstarkt das Interesse an den Erzen der Tiefsee auf Grund ansteigender Rohstoffpreise wieder. Das liegt insbesondere am rasanten Wirtschaftswachstum in Ländern wie China und Indien. Ein Trend, der vermutlich trotz Unterbrechung durch einzelne Wirtschaftskrisen langfristig anhalten wird.

Massivsulfide

Massivsulfide sind schwefelhaltige Erze, die an sogenannten „„Schwarzen Rauchern" entstehen. Solche Erzvorkommen bilden sich in den Ozeanen, wo zwei Erdplatten aneinander grenzen. Kaltes Meerwasser wird dort in den Meeresboden gepresst und in mehreren Kilometern Tiefe auf Temperaturen von mehr als 400 Grad Celsius erhitzt, wobei Metalle aus dem umgebenden Gestein gelöst werden. Aufgrund der Erwärmung steigt das veränderte Meerwasser sehr schnell wieder auf und schießt aus den Schwarzen Rauchern zurück ins Meer. Die gelösten Metalle fallen aus und setzen sich am Boden ab beziehungsweise bilden die charakteristischen Schlote der Schwarzen Raucher. Um sie herum existieren zahlreiche Mikroorganismen, die unter anderem aus der Umwandlung von Schwefelwasserstoff ihre Energie beziehen. 

Häufigkeit und Metallgehalt

Entdeckt wurden die ersten Schwarzen Raucher 1979 am Ostpazifischen Rücken. Inzwischen sind mehr als 250 Vorkommen in allen Ozeanen bekannt. Fachleute schätzen, dass am Meeresboden insgesamt 500 bis 1.000 größere Vorkommen existieren, die sich aber im Bezug auf Größe und Materialgehalt erheblich unterscheiden. Vor allem wegen des regional stark schwankenden Metallgehalts sind nur wenige der bisher bekannten Massivsulfid-Vorkommen von wirtschaftlichem Interesse. 
Von größerem Interesse sind zum Beispiel spezielle Vorkommen im Atlantischen und Indischen Ozean, wo tektonische Prozesse Gesteine aus dem oberen Erdmantel auf den Meeresboden transportiert und an die Massivsulfide gebunden haben. Diese weisen erhöhte Kupfer- und Goldgehalte auf und sind für einen möglichen Bergbau besonders interessant. Die Vorkommen mit dem höchsten Gehalt an relevanten Metallen sind  aber im Südwestpazifik zu finden. Die dortigen Vorkommen haben zusätzlich den Vorteil sich in vergleichsweise geringen Wassertiefen (weniger als 2.000 Metern) und in den Wirtschaftszonen von Anrainerstaaten zu befinden, was einem möglichen Abbau technologisch und politisch entgegen kommt. 

Größe der Vorkommen

Das größte bekannte Sulfidvorkommen befindet sich im Roten Meer, wo tektonische Kräfte Afrika und die saudi-arabische Halbinsel auseinanderdriften lassen. Hier treten die Sulfide nicht als Schwarze Raucher, sondern in Form eisenreicher Erzschlämme mit erhöhten Gehalten an Kupfer, Zink, Silber und Gold auf. Dieses Vorkommen in Wassertiefen um die 2.000 Meter ist seit den 1960er Jahren bekannt. Dank der schlammigen Konsistenz erscheint ein Abbau technisch unproblematisch und wurde bereits in den 1980er Jahren erfolgreich getestet. Der Wert dieses Vorkommens betrüge bei den derzeitigen Metallpreisen etwa 13 Milliarden US-Dollar. Für dieses Vorkommen hat die Saudi-Arabische-Regierung 2010 eine auf 30 Jahre befristete Abbaulizenz gewährt, wobei noch nicht bekannt ist, wann mit einen Abbau begonnen werden soll.
Vorteil dieses untermeerischen Erzvorkommens ist, dass es sich innerhalb der ausschließlichen Wirtschaftszone eines Landes befindet. Das gilt auch für eine zweite bereits vergebene Bergbaulizenz. In Papua Neuguinea besitzt eine Firma seit 2011 die erste Abbaulizenz für ein Erzvorkommen mit Schwarzen Rauchern. Nach aktuellen Planungen soll der Abbau Ende 2013 beginnen. Das Vorkommen beinhaltet ca. zwei Millionen Tonnen Sulfid mit einem derzeitigen Wert der Metalle von ca. zwei Milliarden US-Dollar.

Die Zukunft des Tiefsee-Erzbergbaus

Beispiele wie diese zeigen, dass sich der Abbau von Massivsulfiden für einzelne Unternehmen lohnen kann. Betrachtet man jedoch den gesamten Ozean, zeigen jüngste Berechnungen von Geologen, unter anderem aus Kiel und Ottawa, jedoch ein weitaus kritischeres Bild. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Tonnagen der weltweiten Massivsulfid-Vorkommen entlang der Mittelozeanischen Rücken deutlich kleiner sind als diejenigen von vergleichbaren Erzlagerstätten an Land. So wird in dieser Studie angenommen, dass die Mengen an Kupfer und Zink in den Massivsulfiden am Meeresboden zusammen nur etwa 30 Millionen Tonnen ausmachen und damit der Jahresproduktion dieser Metallen an Land entsprechen. Zum Vergleich: Allein die größte Kupferlagerstätte der Welt, La Escondida in Chile, hatte 2010 eine Jahresproduktion von über einer Million Tonnen Kupfer. Hinterfragt man Kosten und Nutzen des Abbaus, so ist es unwahrscheinlich, dass sich der Tiefseebergbau auf Massivsulfide in Zukunft im großen Maßstab lohnen wird. Den Bergbau an Land wird er in nach heutigem Kenntnisstand jedenfalls nicht ersetzen.