Forscher weisen eine hohe natürliche Radioaktivität von Manganknollen nach

Manganknollen am Grund der Tiefsee enthalten eine Fülle wertvoller Metalle, die für die Elektronik- und Stahlindustrie von entscheidender Bedeutung sind. Dementsprechend setzen diese Sektoren und viele Länder ihre Hoffnungen auf den Tiefseebergbau, um den wachsenden Bedarf an Rohstoffen wie Kobalt und Seltenerdelementen zu decken.

In einer Studie, die gerade in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftliche BerichteExperten des Alfred-Wegener-Instituts zeigen, dass solche Aktivitäten nicht nur ökologische Auswirkungen haben könnten, sondern beispielsweise im Zusammenhang mit der industriellen Gewinnung und Verarbeitung der Knollen auch gesundheitliche Gefahren mit sich bringen könnten. Ihren Erkenntnissen zufolge übersteigt die Radioaktivität von Radium-226 in den Knötchen teilweise den Grenzwert der Strahlenschutzverordnung um das 100- bis 1.000-fache.

Große Teile des Meeresbodens sind mit polymetallischen Knötchen und Krusten bedeckt. Die kartoffelgroßen Manganknollen kommen in allen Ozeanen, insbesondere im Pazifischen Ozean, in Wassertiefen zwischen 4.000 und 6.000 Metern vor. Sie sind über Millionen von Jahren entstanden und enthalten wertvolle Metalle wie Kupfer, Nickel, Kobalt und Seltenerdelemente – also eine Reihe von Elementen, die für die Herstellung elektronischer Produkte wie Computer, Smartphones, Batterien, Magnete, Motoren und Hochleistungselemente benötigt werden. Tech-Komponenten.

Dementsprechend sind Manganknollen und der Tiefseebergbau in den letzten Jahren zunehmend in die Aufmerksamkeit von Industrie und Politik gerückt.

Besonders große Mengen an Manganknollen finden sich in der Tiefsee der Clarion-Clipperton-Zone im Nordpazifik zwischen Mexiko und Hawaii. Mehrere Länder – darunter auch die Bundesrepublik Deutschland – haben sich für die Zone Explorationslizenzen gesichert, die es ihnen ermöglichen, zunächst Referenzdaten in den Lizenzgebieten zu sammeln und auf dieser Grundlage die möglichen ökologischen Auswirkungen des kommerziellen Tiefseeabbaus von Manganknollen abzuschätzen.

Im Juli 2023 will die Internationale Meeresbodenbehörde (ISA) konkrete Vorschriften für ihren industriellen Bergbau festlegen.

„Im Rahmen der Joint Programming Initiative Oceans-Projekte ‚MiningImpact‘ und ‚MiningImpact2‘ … und als Teil eines internationalen Konsortiums aus mehr als 30 Partnerinstituten untersuchen wir die möglichen Auswirkungen des Tiefseebergbaus auf die Lebensräume und Ökosysteme der Sedimente und Wassersäule im Pazifischen Ozean seit 2015“, erklärt Prof. Sabine Kasten, die die MiningImpact-Teilprojekte am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) leitet.

„Unsere neue Studie zur Radioaktivität von Manganknollen zeigt, dass der Abbau und die Verarbeitung von Manganknollen sowie die Verwendung von auf dieser Basis hergestellten Produkten über die Folgen für Meeresökosysteme hinaus gesundheitliche Gefahren für den Menschen bergen können. Das muss unbedingt geschehen.“ Dieser Aspekt wird bei allen zukünftigen Planungen berücksichtigt.“

Für ihre Studie, die gerade in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftliche BerichteDie AWI-Experten untersuchten Manganknollen, die im Rahmen zweier Expeditionen (2015 und 2019) an Bord des Forschungsschiffs SONNE in der Clarion-Clipperton-Zone geborgen wurden.

„Aufgrund früherer Studien war bereits bekannt, dass die äußere Schicht der Knötchen natürliche radioaktive Substanzen wie Thorium-230 und Radium-226 enthält, die sich über lange Zeiträume aus dem Meerwasser an der Oberfläche der Knötchen angesammelt haben. Ihre Werte hatten sich jedoch nie geändert.“ „Im Rahmen der Strahlenschutzgesetzgebung wurden sie berücksichtigt“, sagt Erstautorin und Biogeochemikerin Dr. Jessica Volz.

„Unsere Studie zeigt, dass in der äußeren Schicht dieser extrem langsam wachsenden Knötchen bestimmte Stoffe, die Alphastrahlung aussenden, die Grenzwerte der Strahlenschutzgesetze um das 100- bis 1.000-fache überschreiten können.“

Im Fall von Radium-226 maß das AWI-Team wiederholt Radioaktivitätswerte von mehr als 5 Becquerel pro Gramm an der Außenschicht der Knötchen. Zum Vergleich: Der Grenzwert der deutschen Strahlenschutzverordnung liegt bei 0,01 Becquerel pro Gramm. Auch bei Altlasten aus dem Uranerzbergbau ist bei Überschreitungen von Grenzwerten von 0,2 oder 1 Becquerel pro Gramm je nach Situation eine detaillierte Risikobewertung erforderlich.

„Obwohl wir aufgrund früherer Studien hohe Radioaktivitätswerte in den Knötchen erwartet hatten, waren wir von den tatsächlich gemessenen Werten dennoch überrascht“, erklärt AWI-Forscher und Co-Autor Dr. Walter Geibert.

„Insbesondere die hohe Akkumulationsrate des radioaktiven Edelgases Radon war eine neue Erkenntnis. Daher kann der Umgang mit Manganknollen ohne Schutzausrüstung ein Gesundheitsrisiko darstellen Radonkonzentrationen, die sich bei der Lagerung in schlecht belüfteten Räumen aufbauen können. Einige radioaktive Stoffe könnten sich während/nach der Verarbeitung in den Knollenprodukten anreichern, wie zum Beispiel Actinium-227 in den Seltenerdelementen.“

In zukünftigen Studien wollen die Experten untersuchen, ob Manganknollen aus verschiedenen Tiefseeregionen ähnliche Werte erreichen und wie sich auf dieser Grundlage die ökologischen, ökonomischen und sozialen Risiken des Tiefseebergbaus und der kommerziellen Nutzung von Manganknollen abschätzen lassen diese neuen Erkenntnisse.