Het lijkt te mooi om waar te zijn: mangaanknollen, die waardevolle metaalbrokken in de diepzee, produceren op eigen kracht en zonder licht zuurstof. Wat betekent dat voor de energietransitie? En voor het ontstaan van leven?
In de natuurkunde proberen knappe koppen al een paar decennia greep te krijgen op iets wat ze, bij gebrek aan een betere naam, maar donkere materie zijn gaan noemen. Volgens de theorie zou een kwart van het heelal bestaan uit dat vooralsnog onzichtbare spul. Minstens zo mysterieus is de donkere energie, een ‘anti-zwaartekracht’ die verantwoordelijk schijnt te zijn voor de uitdijing van het heelal.
Aan dat rijtje Grote Raadsels kan iets obscuurs worden toegevoegd: donkere zuurstof. De term alleen al klinkt onlogisch, voor de productie van zuurstof is immers licht nodig. Iedere scholier die biologie heeft gehad, herinnert zich dat planten, algen en sommige bacteriën met hulp van licht koolstofdioxide en water omtoveren in zuurstof en glucose. Dit proces van fotosynthese is onmisbaar voor het leven op aarde.
Handzame brokken vol waardevol metaal
Precies daarom is het zo verrassend en verwarrend dat zich op de bodem van de oceaan óók zuurstof lijkt te vormen. Dat gebeurt op een diepte van 4 kilometer, waar volledige duisternis heerst. Biogeochemicus (iemand met verstand van biologie, geologie en chemie) Andrew Sweetman kon na jaren onderzoek tot zijn eigen verbazing niet meer om die conclusie heen. Cruciaal voor de ontdekking van de Schot zijn polymetallische nodules, beter bekend als mangaanknollen.
Grote delen van de oceaanbodem liggen bezaaid met die knobbelige klompen steenachtig materiaal ter grootte van een kleine kokosnoot. Mangaanknollen ontstaan doordat rondzwevende metaaldeeltjes zich in de loop van miljoenen jaren hechten aan een schelp of steen. Vooral in de Clarion-Clipperton-Zone in de Grote Oceaan wemelt het van deze handzame brokken, waarin waardevolle grondstoffen als lithium, kobalt, nikkel en koper zitten.
Mogelijke rol in de energietransitie
Niet voor niets hebben bedrijven die zich richten op diepzeemijnbouw, zoals het Zwitsers-Nederlandse Allseas en zijn Canadese partner The Metals Company, hun oog laten vallen op de mangaanknollen, ook wel de ‘truffels van de diepzee’. De metalen die daarin liggen opgeslagen, zijn belangrijk bij de productie van batterijen – bijvoorbeeld voor elektrische auto’s – die dan weer een essentiële rol spelen in de energietransitie.
Het oogsten van de mangaanknollen op een diepte van 4 kilometer is nog best een klus en doet letterlijk veel stof opwaaien. Critici vrezen dat de grootschalige activiteit het ecosysteem in de diepzee danig in de war zal schoppen. Maar het proces op de relatief lege zeebodem is volgens voorstanders nog altijd minder belastend dan wanneer diezelfde hoeveelheid metalen op land zou moeten worden gewonnen.
Te mooi om waar te zijn?
Maar hoe zit het nou met die zuurstof? Bevindt zich op de zeebodem inderdaad een levensbron die tot voor kort volledig over het hoofd is gezien?
Wetenschapper Sweetman, onder meer verbonden aan de Scottish Association for Marine Science, kon zelf ook niet verklaren waarom de zuurstofmeter telkens zo hoog uitsloeg wanneer hij die nabij de mangaanknollen in de zeebodem stak. Telkens dacht hij: dit is te mooi om waar te zijn. Pas na vele herhaalstudies durfde hij de gedachte aan dat hij de oorzaak niet moest zoeken in haperende meetapparatuur, maar in een of ander proces dat zich in of rond de knollen voltrekt.
Sweetman vroeg een elektrochemicus de brokken binnenstebuiten te keren. En die nam, o wonder, een opmerkelijk hoge elektrische lading waar, veroorzaakt door de metalen in de mangaanknollen. Genoeg zelfs voor elektrolyse, een ook in de industrie toegepast proces dat water splitst in waterstof en zuurstof. In het kort: op de pikdonkere zeebodem liggen miljoenen, misschien wel miljarden versteende batterijen.
The Metals Company gelooft in elk geval weinig van Sweetmans claims. In een verklaring plaatst het bedrijf stevige kanttekeningen bij de onderzoeksresultaten, bijvoorbeeld door erop te wijzen dat andere studies, gebruikmakend van Sweetmans methode, juist lijken aan te tonen dat op de zeebodem per saldo zuurstof wordt geconsumeerd in plaats van geproduceerd.
Veelzeggend is volgens het mijnbouwbedrijf dat Sweetman bot ving bij diverse wetenschapstijdschriften en zijn bevindingen uiteindelijk publiceerde in een tijdschrift (Nature Geoscience) dat zich al eerder principieel tegenstander zou hebben getoond van diepzeemijnbouw.
140 miljoen elektrische auto’s
Hoe het precies zit – en hoe essentieel de zuurstof die uit de mangaanknollen borrelt, is voor het ecosysteem – zal uit vervolgonderzoek moeten blijken. Zonder duidelijkheid daarover is de kans klein dat grootschalige grondstofwinning de zegen zal krijgen van de Internationale Zeebodemautoriteit van de Verenigde Naties.
Als rond de mangaanknollen inderdaad meer leeft – of kan leven – dan wat sponzen en koralen, zou dat vermoedelijk slecht nieuws betekenen voor Allseas, een van de grootste diepzeemijnbouwbedrijven ter wereld. Het Zwitsers-Nederlandse concern richt zich samen met The Metals Company primair op een stuk zeebodem ter grootte van half Europa, waar volgens het bedrijf genoeg mangaanknollen liggen om 140 miljoen elektrische auto’s van batterijen te voorzien.
Allseas investeerde om die reden al vele miljoenen in methodes – zoals kilometerslange slurven en een soort robotstofzuigers die de zeebodem afgrazen – waarmee de metaalklompen annex geobatterijtjes vanuit de diepte aan land kunnen worden gebracht.
Een andere vraag is voor de offshorebedrijven minder relevant, maar voor de nieuwsgierige diersoort Homo sapiens des te meer. Want als uit een brok metaal water en zuurstof kan ontstaan, wat valt er dan wel niet te ontdekken op andere plekken in het universum waar materialen voorradig zijn?