Minería Submarina

 

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MINERÍA SUBMARINA.  SUBMARINA. 

ANDREA CAMILA JULIO GAMBOA 1181050

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE MINAS SAN JOSÉ DE CÚCUTA 2019

 

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MINERÍA SUBMARINA

ANDREA CAMILA JULIO GAMBOA 1181050 JOSÉ LUIS

PROFESOR YESID CASTRO DUQUE Ingeniero de Minas

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA DE MINAS SAN JOSÉ DE CÚCUTA 2019

 

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MINERÍA SUBMARINA

La minería marina es un proceso de extracción mineral relativamente nuevo, que se da lugar en el fondo marino. Los yacimientos de minería oceánica se suelen hacer en torno a grandes áreas de nódulos polimetálicos o fuentes hidrotermales activas o extintas a unos 1400-3700 metros bajo la superficie oceánica. Las fuentes hidrotermales crean depósitos de sulfuros que contienen metales preciosos como plata, oro, cobre, manganeso, cobalto y zinc. Los depósitos son extraídos utilizando bombas hidráulicas o sistemas de cubeta que llevan el mineral a la superficie para ser procesado. Como ocurre con todas las operaciones mineras, la minería en alta mar plantea interrogantes acerca de los daños ambientales de las zonas circundantes.

Hay que tener en cuenta que los mares y océanos cubren el 71% de la superficie de la Tierra y que la mayor parte de sus fondos permanecen aún inexplorados, albergando depósitos minerales de interés económico como los nódulos de manganeso, las costras ricas en cobalto o los sulfuros hidrotermales polimetálicos. Se estima que los fondos marinos representan la mayor reserva de la Tierra de muchos de los metales estratégicos. Cabe señalar que las reservas conocidas del 96% del cobalto, el 84% del níquel o el 79% del manganeso se encuentran en los yacimientos submarinos. Por tanto, los recursos minerales submarinos pueden ser una fuente importante para el suministro de metales base y de alta tecnología como el cobalto, el teluro, el níquel, los metales nobles o las tierras raras en un mundo que los demanda de forma creciente.

 

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HISTORIA. La historia del avance tecnológico de la humanidad está estrictamente ligada a la de los metales desde los primeros descubrimientos en la antigüedad. El progreso científico ha permitido el desarrollo de los sistemas minero/metalúrgicos, así como la creación de nuevas aleaciones con el objeto de cubrir las necesidades industriales y tecnológicas.

En el año 1868, se descubrieron depósitos minerales formados por concreciones de hierromanganeso en el fondo marino del Mar de Kara (océano Glacial Ártico). Posteriormente, la expedición de la fragata Challenger (1873-1876) puso de manifiesto la existencia de esas mismas concreciones en otros mares y océanos con su descubrimiento al suroeste de la isla de El Hierro (Canarias), y los denominaron nódulos de manganeso.

Entrada la segunda mitad del siglo XX, John Mero (1965) señaló la posibilidad de considerar los nódulos de ferromanganeso como recursos con potenciales contenidos en metales de interés industrial: cobre, cobalto, níquel y manganeso. Los sulfuros polimetálicos, en cambio, se descubrieron durante la campaña oceanográfica sueca Albatross realizada en el mar Rojo, en 1948. Durante esta expedición, se hallaron depósitos minerales originados por la presencia de salmueras en grietas del fondo marino, donde había evidencias de una intensa actividad hidrotermal.

En la pasada década, ha comenzado una nueva fase de la minería marina. La creciente demanda de metales preciosos en Japón, China, Corea e India ha presionado a estos países en la  búsqueda de nuevas fuentes. fuen tes. Se ha desplazado recientemente el interés hacia haci a los respiraderos

 

5 hidrotermales como fuente de metales en lugar de nódulos dispersos. La transición hacia la información basada en electricidad y la infraestructura de transporte actual de la sociedad occidental presiona la demanda de metales preciosos.

El renovado interés en la minería de nódulos fosforosos en los cañones del suelo oceánico  para conseguir fertilizantes artificiales basados en fósforo está teniendo una importancia significante en el mundo de la producción de alimentos. El aumento de la población mundial  presiona la necesidad de fertilizantes artificiales.

Actualmente, el yacimiento marino con mayor potencial, el Proyecto Solwara I, fundado en aguas de Papúa Nueva Guinea, es una fuente de alto grado de cobre y oro y el primer suministrador de sulfuros masivos del lecho marino (Seafloor Massive Sulphide, SMS). El Proyecto Solwara I se encuentra a 1600 metros bajo el nivel del mar en el Mar de Bismarck, Provincia de Nueva Irlanda. El primer pozo de petróleo perforado fuera de la costa fue en Bakú, Azerbaiyán, en 1846. La industria del petróleo y gas lleva más de 60 años firmemente instalada en mar abierto

RECURSOS EXTRAÍDOS. Estos depósitos submarinos están constituidos por una variedad de yacimientos entre los cuales los más importantes por tamaño y tonelaje son los de nódulos de manganeso, las costras de ferromanganeso con alto contenido en cobalto y los sulfuros polimetálicos submarinos.

 

6 Además de estos yacimientos también se pueden encontrar depósitos submarinos de tipo placer (como los de oro, estaño o diamantes), fosforitas y evaporitas.

Las profundidades marinas contienen diversos recursos disponibles para su extracción, incluyendo plata, oro, cobre, manganeso, cobalto y zinc. Estos materiales en bruto se encuentran en varios formatos en el fondo marino, normalmente en mayor concentración que en minas terrestres. También son extraídos diamantes del fondo oceánico por De Beers y otros. Nautilus minerals Inc y Neptune Minerals están planeando hacer extracciones cerca de la costa de Papúa  Nueva Guinea y Nueva Zelanda. Los yacimientos de petróleo petró leo que se encuentran exclusivamente debajo de los sedimentos del fondo oceánico, se localizan a profundidades que varían de cientos a miles de metros.

Figura 2, Diagrama sintético de formación de los diferentes depósitos polimetálicos submarinos. Fuente. (Modificado de Martínez y Lunar, 1992).

 

7 N ód ódulos ulos po polilim metá tálilicos cos.

Los nódulos polimetálicos son concreciones esféricas de 1 a 20 centímetros, excepcionalmente mucho mayores, que se han formado sobre un núcleo duro (fragmento de coral, diente de tiburón, etc. Son abundantes en las llanuras abisales, especialmente en el océano pacifico.

Figura, A y B) Imágenes submarinas de campos de nódulos de manganeso adquiridas con el ROV ISIS durante la expedición internacional JC142 en el monte submarino Tropic (Islas Canarias); C) Estructura interna de un nódulo subesférico con núcleo fosforítico.

Se llaman nódulos polimetálicos porque están compuestos de cobalto, níquel, cobre y manganeso, los metales más críticos en la fabricación de baterías para teléfonos móviles, autos eléctricos, turbinas de viento, paneles solares y muchas otras tecnologías y dispositivos sin los cuales la próxima generación de energías renovables será completamente imposible de concebir.

 Sulfuross polim  Sulfuro lime etálico licos. s.

 

8 Son cuerpos mineralizados con pirita (sulfuro de cobre), calcopirita (sulfuro de cobre y fierro), wurzita (sulfuro de zinc). Se encuentra en la cima de las dorsales, a profundidades variables entre 1200 y 3000 metros bajo el nivel del mar, formando montículos de 30 por 15 metros en planta, y 2 metros de elevación, con una chimenea de 1 a 5 metros de altura. Los depósitos de sulfuros polimetálicos submarinos se originan: Por la emisión de fluidos hidrotermales a altas temperaturas y, en consecuencia, están íntimamente ligados tanto a los procesos de formación de nueva corteza oceánica mediante la expansión de los fondos marinos, como a las emisiones de material magmático derivadas de la actividad volcánica submarina.

Figura, Chimeneas (black smokers) con emisión de fluidos que en contacto con el agua fría toma el característico color negro que precipitan formando sulfuros polimetálicos. Estas chimeneas se encuentran en la cuenca tras-arco Mariana (Océano Pacífico Occidental, filmados y muestreados con el ROV LUSO en 2014 durante la campaña SUBVENT 2.

 

9 C orte ortezas zas de cob cobalto. alto.

Las cortezas de ferromanganeso rico en cobalto se producen a profundidades menores de 5000 metros en zonas de actividad volcánica significativa. Las cortezas crecen en sustratos de hard-rock (roca dura) de origen volcánico de hasta 26 cm de espesor. Las costras de ferromanganeso se forman de manera parecida a los nódulos de manganeso. Los óxidos e hidróxidos de hierro y manganeso precipitan formando capas subparalelas con morfología laminar a botrioidal.

Figura, Imagen submarina y costras de ferromanganeso con altos contenidos en cobalto y telurio muestreadas en el monte submarino Tropic (suroeste de las islas Canarias) durante la expedición internacional JC142.

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN. Los recientes avances tecnológicos han hecho que el uso de remotely operated vehicles (ROVs) para recoger muestras minerales de posibles yacimientos vaya en aumento. Usando  perforadoras y otras herramientas her ramientas de corte, los ROV obtienen muestras para p ara analizar en busca de materiales preciosos. Una vez hallado el emplazamiento, se instala una estación o barco para extraer mineral del área. Hay dos formas predominantes de extraer el mineral teniendo en cuenta

 

10 la escala de las operaciones: sistema continuo de cubeta (CLB continuous-line bucket) y sistema de succión hidráulica.

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Es el método preferente para la extracción de nódulos. Funciona de manera similar a un cinturón transportador, moviéndose desde el fondo oceánico hasta la superficie, donde un barco o una plataforma minera extraen los minerales deseados y devuelve el relave al océano.

Figura, extracción de minerales bajo el mar por medio de un sistema continúo de cubeta.

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La minería por succión hidráulica baja una tubería hasta el fondo del mar que transfiere los nódulos hasta el barco minero. Otra tubería desde el barco hasta el fondo devuelve el relave al área del yacimiento.

 

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Figura, extracción de minerales bajo el mar por medio de un sistema de succión hidráulica.  

EXTRACCIÓN DE PETROLEO BAJO EL MAR Para la extracción del petróleo bajo el mar los geólogos estudian las características de la superficie y hacen mapas mediante satélites, verifican muestras de rocas y utilizan un gravímetro  para poder detectar un posible flujo de petróleo subterráneo. s ubterráneo. Si está cerca de la superficie, super ficie, algunas rocas cambian el campo magnético de la Tierra, algo que se ve desde un barco con equipos especializados o mediante los movimientos sísmicos.

Una vez encontrados los depósitos, se utiliza un GPS, se pone una boya marcando la zona y se obtiene una concesión del gobierno para hacer una pequeña perforación comprobatoria. Para eso se envía una plataforma móvil que suele hacer cuatro pozos en un período de entre 60 y 90 días. La idea es que se obtenga una muestra del núcleo: si se obtiene un “espectáculo” – término término puesto

 por los perforadores –  es  es momento de finalizar, ya que eso significa que se ha encontrado  petróleo. En ese punto, se realizan pruebas pru ebas adicionales para asegurarse asegurars e de que es necesario comenzar con nuevas medidas.

 

12 Ahora es el momento de comenzar a perforar un pozo de producción, que dura entre diez y veinte años hasta que ya no es rentable. Estas se fijan al fondo del océano con metal, hormigón y cables de atadura para que permanezca inmóvil mientras se taladra. En general se hacen un  promedio de 80 pozos, aunque no todos son hacia abajo, sino en diferentes direcciones, direcciones , lo que  permite llegar a otros depósitos más alejados.

GRANDES EMPRESAS. N aut utii lus m mii ne nerr als. N Na aut utii lus Mi ne nerr als I nc .

Es una compañía de exploración de minerales bajo el agua con sede en Toronto, Ontario, Canadá. Es la primera compañía en explorar comercialmente el fondo marino en busca de sistemas de sulfuro masivos, una fuente potencial de cobre, oro, zinc y plata de alta ley. El primer sitio minero de Nautilus, Solwara 1, está a 30 kilómetros de la costa de la provincia de Nueva Irlanda de Papua Nueva Guinea.  

 

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Figura, Diagrama de la futura explotación de los fondos marinos para la extracción de minerales polimetálicos en la mina Solwara 1.

PROBLEMAS AMBIENTALES, SOCIALES Y POLÍTICOS. Entre los impactos de la minería marina, los penachos de sedimentos podrían ser la mayor amenaza. Estos se causan cuando el relave minero, normalmente partículas diminutas, se vierte de nuevo al océano, creando una nube de partículas flotantes en el agua. Hay dos tipos de  penachos: en la superficie y en el fondo. Los profundos ocurren cuando cuan do el relave se bombea de vuelta al yacimiento. Las partículas flotantes aumentan la turbidez, o nubosidad, del agua, obstruyendo el filtro alimenticio de los organismos benthicos.

En la superficie estos desechos causan un problema aún mayor. Dependiendo del tamaño de las partículas y de las corrientes marinas, los penachos pueden abarcar vastas áreas. Los

 

14  penachos podrían afectar al zooplancton z ooplancton y a la penetración luminosa, afectando así a la cadena alimenticia del lugar.

Recolectar nódulos polimetálicos es solo uno de tres tipos de minería abisal. Los otros dos métodos, mucho más controversiales, son, primero, la excavación de costras de cobalto que se forman en las rocas de las laderas de los montes submarinos. Segundo, la extracción de los depósitos masivos de sulfuros, que son trozos de metales generados en las fisuras o chimeneas hidrotermales que existen a lo largo de las cadenas de volcanes abisales.

De todos modos, existen varias preocupaciones ambientales relacionadas con la recolección de los nódulos, y los científicos están trabajando con la industria minera (lo cual no se había visto en el inicio de otras minerías) para entenderlas. Las rocas están a flor de piel, semienterradas en camas de fango muy fino. Pero hay una multitud de pequeños organismos creciendo sobre ellas y sobre el lecho marino que aún no han sido descritos por la ciencia. El proceso de recuperación de los nódulos destruiría localmente esos organismos, así como las vibraciones y otros impactos mecánicos. El desarrollo de la sociedad moderna y el avance en la investigación tecnológica dependen íntimamente de la minería. Éstos están representados por algunos elementos como las tierras raras, el cobalto, el telurio o el platino que son codiciados por los países industrializados por su escasez y por sus propiedades físicas y/o químicas específicas.

 

15 L as JJur urii sd sdii ccione ccioness M Ma ar í tima timass y L a A uto utorr i dad I nte nterr nac nacii onal de los F ond ndo os M Ma ar i nos

En este régimen de descubrimientos y con el fin de poder reglamentar los trabajos de exploración de estos recursos en 1994, se creó la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos,

ISA, en virtud de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho Internacional del Mar de 1982. En base a la Convención de 1982, el denominado ‘Mar Territorial’ es el área hasta las 12

millas náuticas sobre el cual, un país tiene derecho de soberanía sobre el espacio aéreo, el agua, suelo y subsuelo marino. Entre las 12 y 200 millas, se encuentra la ‘Zona Económica Ec onómica Exclusiva’ (ZEE) sobre la cual un país tiene soberanía para la exploración, explotación, conservación y administración de los recursos naturales vivos o no (minerales y recursos energéticos) en sus aguas, suelo y subsuelo marino. Pasadas las 200 millas, la ‘Plataforma Continental’ de un país, se puede llegar a ampliar hasta 350 millas, y dentro de esta zona un país tiene derechos para explorar y explotar recursos naturales del suelo y subsuelo marino aunque hay que pagar  previamente por ello. Finalmente, el resto de los fondos marinos constituyen ‘La Zona’, que es

considerada patrimonio común de la humanidad, y por lo tanto se necesita la formalización y contratación de una parcela de exploración con la ISA.

En los últimos 20 años, la ISA, organismo regulador de las labores de exploración protección y, en el futuro, de explotación de recursos submarinos en ‘La Zona’ ligado a las Naciones

Unidas, ha establecido los reglamentos que regulan la exploración para los depósitos de nódulos de manganeso (2000), sulfuros polimetálicos submarinos (2010) y costras de ferromanganeso con alto contenido en cobalto (2012). Tras establecer dichas regulaciones, se han firmado contratos de exploración de estos recursos entre la ISA y numerosos contratistas internacionales

 

16 que han constituido consorcios de países, entre los que se encuentran Reino Unido, Francia, Japón, Alemania, Rusia y China.

La minería submarina preocupa a los ecologistas, pero también presenta beneficios comparativos respecto de la minería de superficie, pues su impacto sobre el medio ambiente y las comunidades puede ser mucho menor al de las explotaciones mineras tradicionales.