深海采矿亟待开发绿色环保技术

深海采矿系统概念图 （自然资源部第二海洋研究所供图）

（来源：科普时报）最近，加拿大一家深海采矿公司发布的克拉里昂—克利珀顿区多金属结核勘探报告表明，提取一半的克拉里昂—克利珀顿区多金属结核，可以为全球10亿辆电动汽车提供所需的锰、镍、钴、铜等金属，同时仅释放30%的温室气体。

相对于陆上的金属储量，深海赋存的金属资源储量惊人，是名副其实的深海“聚宝盆”，仅东太平洋克拉里昂—克利珀顿区的多金属结核就蕴藏着钴4400万吨、镍2.7亿吨、锰59亿吨、锂280万吨和铜2.3亿吨，分别是陆地探明储量6倍、3.4倍、1.2倍、0.25倍和0.3倍。

迄今为止，联合国国际海底管理局已向来自中国、英国、俄罗斯、印度、韩国、法国、波兰、加拿大、新加坡等国家的22个承包者签发了31份深海矿物勘探合同，包括19份多金属结核勘探合同、7份多金属硫化物勘探合同和5份富钴结壳勘探合同。

深海的环境与陆地上有很大不同，相应的技术也有着诸多区别，经历了前人探索实践，到现阶段公认可行性最高的采矿系统是海底集矿和管道提升系统。这种系统主要由在海底作业的集矿机、收集矿石的扬矿系统、调节整个系统的监控系统，以及收集运输矿物的采矿船组成。集矿机在海底进行采矿，并通过垂直管道将采集到的矿石输送至海面上的船舶，由采矿船收集并输送矿物。

相比陆地采矿，深海采矿既需要很多特殊的工程技术，也要面临来自环境的挑战。深海环境复杂且严峻，温度低且黑暗，深度带来的高压可以轻易压扁采矿装备，这就对装备、材料、能源各方面研发提出了更高的要求。

深海采矿装备需要长期在复杂的环境中工作，这就要求装备本身必须具备十分智能化的功能，克服低温和海水腐蚀对材料的影响，开发轻质、高强度、耐高压、耐腐蚀、耐疲劳的新材料，是保证采矿安全高效运行的需要。整个采矿系统，从采矿、运输、船舶定位到船员的生活都需要大量的能源，而传统的柴油机发电方式实施难度大、成本高，还会对周边海域环境造成污染，因此发展海上新型能源供电技术是当务之急，开发大规模海洋清洁能源、研发浮式核动力电站或许是有效的解决方案。

深海采矿可能带来深海矿区生物栖息地退化或丧失、生物多样性丧失等潜在风险，甚至导致深海物种灭绝。为了实现深海采矿与环境保护之间的平衡，开发一种绿色环保的技术是当务之急，应做到无垃圾排放、无装备遗弃，可以尝试使用纯电动系统或海水液压系统，从而实现燃料无泄漏，也可以尝试使用纯电推进和低速运动以杜绝噪声污染，研发没有二次污染的保护与修复技术也是很好的应对手段。

（第一作者系中国工程院院士、自然资源部第二海洋研究所所长，第二作者系自然资源部第二海洋研究所研究员。本文原载《前沿科学》2021年第4期，略有删节）