Qual será o impacto no oceano se os humanos explorarem as profundezas do mar? É uma questão que está ganhando urgência à medida que cresce o interesse pelos minerais marinhos.
O fundo do mar do oceano está repleto de rochas antigas do tamanho de batatas chamadas "nódulos polimetálicos" que contêm níquel e cobalto - minerais que estão em alta demanda para a fabricação de baterias, como para alimentar veículos elétricos e armazenar energia renovável, e em resposta a fatores como o aumento da urbanização. O oceano profundo contém grandes quantidades de nódulos carregados de minerais, mas o impacto da mineração no fundo do oceano é desconhecido e altamente contestado.

Agora, os cientistas oceânicos do MIT lançaram alguma luz sobre o assunto, com um novo estudo sobre a nuvem de sedimentos que um veículo coletor agitaria ao coletar nódulos do fundo do mar.

O estudo, publicado em Science Advances, relata os resultados de um cruzeiro de pesquisa de 2021 para uma região do Oceano Pacífico conhecida como Clarion Clipperton Zone (CCZ), onde abundam nódulos polimetálicos. Lá, os pesquisadores equiparam um veículo coletor pré-protótipo com instrumentos para monitorar os distúrbios da pluma de sedimentos enquanto o veículo manobrava pelo fundo do mar, 4.500 metros abaixo da superfície do oceano. Através de uma sequência de manobras cuidadosamente concebidas. os cientistas do MIT usaram o veículo para monitorar sua própria nuvem de sedimentos e medir suas propriedades.

Suas medições mostraram que o veículo criou uma densa nuvem de sedimentos em seu rastro, que se espalhou sob seu próprio peso, em um fenômeno conhecido em dinâmica de fluidos como "corrente de turbidez". À medida que se dispersou gradualmente, a pluma permaneceu relativamente baixa, ficando a 2 metros do fundo do mar, em vez de subir imediatamente mais alto na coluna de água, como havia sido postulado.

“É uma imagem bem diferente de como essas plumas se parecem, em comparação com algumas das conjecturas”, diz o coautor do estudo Thomas Peacock, professor de engenharia mecânica do MIT. “Os esforços de modelagem de plumas de mineração em alto mar terão que levar em conta esses processos que identificamos, a fim de avaliar sua extensão”.

Os co-autores do estudo incluem o autor principal Carlos Muñoz-Royo, Raphael Ouillon e Souha El Mousadik do MIT; e Matthew Alford da Instituição Scripps de Oceanografia.

Manobras em alto mar

Para coletar nódulos polimetálicos, algumas mineradoras estão propondo implantar veículos do tamanho de tratores no fundo do oceano. Os veículos aspiravam os nódulos junto com alguns sedimentos ao longo de seu caminho. Os nódulos e sedimentos seriam então separados dentro do veículo, sendo os nódulos enviados através de um tubo ascendente para um vaso de superfície, enquanto a maior parte do sedimento seria descarregada imediatamente atrás do veículo.

Peacock e seu grupo estudaram anteriormente a dinâmica da pluma de sedimentos que as embarcações de operação de superfície associadas podem bombear de volta ao oceano. Em seu estudo atual, eles se concentraram no extremo oposto da operação, para medir a nuvem de sedimentos criada pelos próprios coletores.

Em abril de 2021, a equipe se juntou a uma expedição liderada pela Global Sea Mineral Resources NV (GSR), uma empreiteira belga de engenharia marítima que está explorando o CCZ em busca de maneiras de extrair nódulos ricos em metal. Uma equipe científica sediada na Europa, Mining Impacts 2, também realizou estudos separados em paralelo. O cruzeiro foi o primeiro em mais de 40 anos a testar um veículo de colecionador "pré-protótipo" no CCZ. A máquina, chamada Patania II, tem cerca de 3 metros de altura, 4 metros de largura e cerca de um terço do tamanho esperado para um veículo em escala comercial.

Enquanto o contratante testou o desempenho de coleta de nódulos do veículo, os cientistas do MIT monitoraram a nuvem de sedimentos criada no rastro do veículo. Eles fizeram isso usando duas manobras que o veículo estava programado para fazer:uma "selfie" e um "passeio".

Ambas as manobras começaram da mesma forma, com o veículo partindo em linha reta, todos os seus sistemas de sucção acionados. Os pesquisadores deixaram o veículo percorrer 100 metros, coletando quaisquer nódulos em seu caminho. Então, na manobra de "selfie", eles direcionaram o veículo para desligar seus sistemas de sucção e dar a volta para atravessar a nuvem de sedimentos que acabara de criar. Os sensores instalados no veículo mediram a concentração de sedimentos durante essa manobra de "selfie", permitindo que os cientistas monitorassem a nuvem minutos após o veículo agitá-la.

Para a manobra “drive-by”, os pesquisadores colocaram uma amarração carregada de sensores a 50 a 100 metros das pistas planejadas do veículo. À medida que o veículo passava coletando nódulos, criava uma nuvem que acabou se espalhando pela amarração depois de uma ou duas horas. Essa manobra de "drive-by" permitiu que a equipe monitorasse a nuvem de sedimentos em uma escala de tempo mais longa de várias horas, capturando a evolução da pluma.

Fora de vapor

Ao longo de várias corridas de veículos, Peacock e sua equipe conseguiram medir e rastrear a evolução da pluma de sedimentos criada pelo veículo de mineração em alto mar.

“Vimos que o veículo estaria circulando em águas claras, vendo os nódulos no fundo do mar”, diz Peacock. "E então, de repente, há uma nuvem de sedimentos muito nítida chegando quando o veículo entra na pluma."

A partir das visualizações de selfie, a equipe observou um comportamento que foi previsto por alguns de seus estudos de modelagem anteriores:o veículo agitou uma grande quantidade de sedimentos densos o suficiente para que, mesmo depois de se misturar com a água ao redor, gerasse uma pluma que comportou-se quase como um fluido separado, espalhando-se sob seu próprio peso no que é conhecido como corrente de turbidez.

“A corrente de turbidez se espalha sob seu próprio peso por algum tempo, dezenas de minutos, mas, ao fazê-lo, está depositando sedimentos no fundo do mar e, eventualmente, ficando sem vapor”, diz Peacock. "Depois disso, as correntes oceânicas ficam mais fortes do que a propagação natural, e os sedimentos passam a ser carregados pelas correntes oceânicas."

No momento em que o sedimento passou pelo ancoradouro, os pesquisadores estimam que 92 a 98% do sedimento se acomodou ou permaneceu a 2 metros do fundo do mar como uma nuvem baixa. No entanto, não há garantia de que o sedimento sempre permaneça lá, em vez de flutuar mais para cima na coluna de água. Estudos recentes e futuros da equipe de pesquisa estão analisando essa questão, com o objetivo de consolidar a compreensão das plumas de sedimentos de mineração em águas profundas.

“Nosso estudo esclarece a realidade de como é a perturbação inicial do sedimento quando você tem um certo tipo de operação de mineração de nódulos”, diz Peacock. "A grande vantagem é que existem processos complexos, como correntes de turbidez, que ocorrem quando você faz esse tipo de coleta. Portanto, qualquer esforço para modelar o impacto de uma operação de mineração em alto mar terá que capturar esses processos." + Explorar mais

O que acontecerá com as plumas de sedimentos associadas à mineração em alto mar?