Nieuws
IHC Merwede duikt in diepzeemijnbouw
1 juli 2011
Zeventig procent van het aardoppervlak bevindt zich onder water en daarmee zeventig procent van de mondiale voorraden ertsen en andere grondstoffen. Winning ervan is veel complexer en kostbaarder dan op het land, maar gezien de stijgende wereldvraag en prijzen begint diepzeemijnbouw economisch steeds interessanter te worden. Scheepsbouwer IHC Merwede heeft besloten zich de technologie eigen te maken en verwacht over enkele jaren robots op drie kilometer diepte over de zeebodem te laten rijden.
De winning van olie en gas kilometers op de zeebodem is al jaren gesneden koek voor de offshore-industrie. De technologie is volwassen en de oliemaatschappijen verdienen er een uitstekende boterham mee. Diepzeemijnbouw van metalen en mineralen is een ander verhaal. Dat grote hoeveelheden metalen op de zeebodem voor het grijpen liggen, is al heel lang bekend. Zo werden veertig jaar geleden studies gedaan om mangaanknollen te oogsten, waarvan er zich miljoenen op enkele kilometers diepte bevinden. Deze knollen bevatten behalve mangaan overigens ook kobalt, koper, nikkel en andere metalen. Het bleek commercieel niet interessant en de belangstelling voor diepzeemijnbouw verflauwde.
De tijden veranderen. Door de stijgende grondstofprijzen en dreigende schaarste van sommige metalen, zoals de zeldzame aardmetalen, beginnen bedrijven meer dan gewone belangstelling te krijgen voor de zeebodem. Zo ook IHC Merwede uit Sliedrecht. Deze scheepsbouwer maakte vorig jaar een strategische keuze door MMP uit Kaapstad in te lijven, een ingenieursbureau gespecialiseerd in onderwatermijnbouw. Het werd een nieuwe poot: IHC Marine and Mineral Projects.
Dat IHC MMP in Kaapstad is gevestigd, is geen toeval. MMP leverde al machines aan de Zuid-Afrikaanse diamantgrootheid De Beers om de waardevolle edelstenen uit de zeebodem te halen voor de kust van Namibië, op een diepte van driehonderd tot driehonderdvijftig meter. Het gaat om crawlers, enorme voertuigen op rupsbanden die vanaf een diamond mining vessel worden neergelaten en door operators in een controlekamer van het schip via een navelstreng worden bestuurd. De bodemkruiper heeft een sidescan-sonarsysteem aan boord waarmee hij tijdens het rijden zijn omgeving aftast. De 3D-plaatjes stuurt hij naar boven. In de controlekamer komen deze beelden op schermen, in combinatie met een animatie van de crawler, om de operator visuele feedback te geven bij de besturing. De sonarbeelden geven ook informatie over de aard van het oppervlak waarnaar wordt gekeken, zodat de operator kan beoordelen of er ertsen in zitten. Videocamera’s onder water zijn zinloos omdat het graven in de zeebodem permanent stofwolken opwerpt die het zicht belemmeren.
De diepzeemijnwerker van IHC Merwede moet bestand zijn tegen een druk van zo’n driehonderd bar en de daaraan gekoppelde hoge wrijvingskrachten op bewegende onderdelen.
Navigatie op de zeebodem moet zeer nauwkeurig zijn omdat winning plaatsvindt volgens een gedetailleerd mining plan dat tijdens de exploratiefase is opgesteld. De positie van het schip wordt bepaald met differential GPS en de positie van de crawler ten opzichte van het schip met sonar. De kruiper zelf is uitgerust met een sonartransponder voor ultralange golflengtes. Zelfs op grote diepte is zijn positie zo op centimeters nauwkeurig vast te stellen. Met gyrokompassen en roll- en pitch-sensoren wordt vervolgens de positie van de graafkop berekend. Aangezien het gaat om oppervlaktewinning, is het niet nodig om te boren; de machine baggert en graaft hooguit enkele meters diep.
IHC Merwede is bezig om de technologie van MMP geschikt te maken voor het winnen van metalen als goud, ijzer, koper, zilver en zink op dieptes van twee tot drie kilometer. Directeur Hans Smit somt de uitdagingen op die er liggen: ‘De apparatuur moet bestand zijn tegen de enorme waterdruk - op drie kilometer diepte is die zo’n driehonderd bar - en de daaraan gekoppelde verhoogde wrijvingskrachten op bewegende onderdelen. De bodem is veel harder en rotsachtiger dan op geringe diepte. De opgegraven slurry van stenen, gruis en water moet drie kilometer naar boven worden gepompt. En ten slotte: alles moet gedurende lange tijd 24 uur per dag, zeven dagen per week kunnen blijven draaien.’
Smit benadrukt dat zijn bedrijf niet uit is op technische hoogstandjes maar zo veel mogelijk wil voortbouwen op technologieën die zich al in de praktijk hebben bewezen. Zo zal het voor het werken bij hoge waterdruk zwaar leunen op technologie die is ontwikkeld in de olie- en gasindustrie. De harde bodem gaat de scheepsbouwer uit Sliedrecht te lijf met beproefde methodes uit de baggerwereld.
Het oppompen van de slurry is een lastig probleem. Er is ervaring met het oppompen van olie en gas vanaf kilometers diepte en met het oppompen van (diamant)slurry over enkele honderden meters hoogteverschil, maar het verticale transport van slurry over drie kilometer is nieuw. Voor een economisch haalbare winning is een pijp met een doorsnede van zestig tot tachtig centimeter gewenst. Dat betekent zeer zware pompen die bestand moeten zijn tegen extreme belasting. ‘Er wordt gewerkt aan oplossingen’, aldus Smit, maar wat die zijn, wil hij niet zeggen.
De bedrijfszekerheid is ook een punt van aandacht. Het is immers onacceptabel dat door één enkele technische fout op grote diepte de ertsenwinning wekenlang zou stilvallen doordat de crawler omhoog getakeld, gerepareerd en teruggeplaatst moet worden. De exploitatie zou dan onrendabel worden. De betrouwbaarheidseisen zijn extreem hoog, weet Smit.
IHC Merwede richtte onlangs samen met Deme uit het Belgische Zwijndrecht een nieuw bedrijf op. Met Oceanflore willen de twee partijen partners worden voor mijneigenaren om de exploratie en exploitatie van delen van de zeebodem uit te voeren. Het Nederlandse bedrijf zorgt voor de technologie en de apparatuur, Deme levert de expertise, het personeel en de projectverantwoordelijkheid.
‘Het ontwikkelen van een diepzeemijngebouwgebied kost vijf tot tien jaar’, zegt Smit, ‘waarbij vooral veel tijd wordt gespendeerd aan haalbaarheidsstudies en het ontwikkelen van financiële modellen. Hoewel we al twee jaar met een groot R&D-programma bezig zijn, zullen we bij elk project specifieke technologie moeten ontwikkelen omdat de zeebodem en de plaatselijke omstandigheden overal anders zijn. Uitgaande van onze basiscrawler denken we telkens in twee tot tweeënhalf jaar een volledig aangepast model te kunnen leveren.’