Dưới đáy biển sâu hơn 3000m, có một "kho báu thực sự" dành cho loài người: Chỉ riêng đại dương đã chứa đến 1.700 tỷ tấn tài nguyên

Vùng "kho báu" này trải rộng trên diện tích 300 triệu km vuông, chiếm khoảng 60% diện tích bề mặt Trái Đất.

Tài nguyên quý giá ẩn sâu trong lòng đại dương

Kho báu thực sự này chính là Nốt Mangan (Manganese nodules), hay còn gọi là các nốt đa kim loại - những khối khoáng sản giàu mangan, niken, coban và đồng, phân bố rải rác dưới đáy đại dương ở độ sâu hàng nghìn mét.

Theo nghiên cứu của Trung tâm Nghiên cứu Đại Dương GEOMAR Helmholtz (Đức), những cục kim loại xù xì, nằm gần nhau trên diện tích rộng hàng nghìn km vuông, chính là nguồn tài nguyên tiềm năng quan trọng bậc nhất cho thế giới hiện đại, bởi chúng chứa một lượng lớn các kim loại mà hiện tại chưa được khai thác đủ mức trên đất liền.

Cuối năm 2024, MDPI (Viện Xuất bản Kỹ thuật số Đa ngành, trụ sở tại Thụy Sĩ) công bố những con số gây sốc về "kho báu" này: Chỉ riêng trữ lượng các nốt mangan ở vùng biển Thái Bình Dương có thể đạt tới 1.700 tỷ tấn.

Trong đó, hàm lượng kim loại mangan (Mn) lên đến 400 tỷ tấn; niken (Ni) là 16,4 tỷ tấn; đồng (Cu) là 8,8 tỷ tấn; và coban (Co) là 5,8 tỷ tấn. Những con số này tương đương với hơn 400 lần trữ lượng mangan, hơn 1000 lần trữ lượng niken, 88 lần trữ lượng đồng, và hơn 5000 lần trữ lượng coban hiện có trên cạn.

Với trữ lượng khổng lồ này, các nốt mangan có thể cung cấp đủ nguyên liệu thô cho các ngành công nghiệp năng lượng mới, là giải pháp bổ sung quan trọng cho tình trạng thiếu hụt kim loại năng lượng trên đất liền.

Đồng thời, nốt mangan có thể giúp nhân loại đối phó với biến đổi khí hậu và thực hiện mục tiêu “đạt đỉnh carbon và trung hòa carbon” vào giữa thế kỷ này. Tuy nhiên, do chỉ tồn tại ở vùng biển sâu 3000-6000m, kho báu này vẫn còn "chờ đợi" con người khai thác.

4 mỏ nốt mangan khổng lồ trên Trái Đất

Nốt mangan phân bổ rộng rãi ở các vùng biển trên toàn cầu, ở độ sâu từ 3.000m đến 6.000m. Tuy nhiên, chỉ có 4 khu vực có mật độ nốt đủ dày để phục vụ khai thác công nghiệp. Các khu vực này bao gồm:

1. Vùng nứt gãy Clarion-Clipperton (CCZ): Với diện tích lên tới 9 triệu km vuông, tương đương với kích thước của châu Âu, đây là khu vực chứa nốt mangan lớn nhất trên thế giới.

CCZ nằm tại khu vực Thái Bình Dương, kéo dài từ bờ biển phía tây của Mexico đến Hawaii. Các nốt mangan không phân bố đồng đều trên khu vực này mà tập trung chủ yếu ở một số điểm nhất định.

Trung bình, mỗi mét vuông tại Vùng nứt gãy Clarion-Clipperton có khoảng 15 kg nốt mangan. Một số khu vực đặc biệt giàu có thể chứa lên đến 75 kg. Tổng khối lượng của các nốt mangan ở khu vực này được ước tính khoảng 21 tỷ tấn.

Chỉ riêng các nốt mangan tại CCZ đã chứa lượng mangan gấp khoảng 10 lần so với các mỏ khai thác kinh tế hiện nay trên đất liền. Lượng thalium ở đây thậm chí còn vượt trội hơn 6000 lần so với các mỏ khai thác kinh tế trên đất liền.

2. Lưu vực Peru: Vùng Peru cách bờ biển Peru khoảng 3000 km, rộng khoảng một nửa diện tích của Vùng Clarion-Clipperton. Khu vực này chứa trung bình 10 kg nốt mangan trên mỗi mét vuông đáy biển.

3. Lưu vực Penrhyn: Khu vực nốt mangan quan trọng thứ ba nằm ở Thái Bình Dương - Lưu vực Penrhyn, gần Quần đảo Cook, cách Úc vài nghìn km về phía Đông.

Khu vực này nằm ở Nam Thái Bình Dương, với diện tích khoảng 750.000 km vuông. Các vùng nước ven biển Quần đảo Cook có nồng độ nốt mangan lên tới hơn 25 kg trên mỗi mét vuông đáy biển.

Các nốt mangan ở Lưu vực Penrhyn chứa nhiều coban hơn so với các nốt tại Vùng nứt gãy Clarion-Clipperton, nhưng lại ít niken, đồng và mangan. Tuy nhiên, chúng lại giàu các kim loại khác như titan, tellurium, niobi, nguyên tố đất hiếm, yttrium, bạch kim và zirconium - những nguyên tố quan trọng cho các ngành năng lượng sạch, công nghệ xanh và công nghệ cao (điện tử).

4. Ấn Độ Dương: Tại Ấn Độ Dương, chỉ mới phát hiện một khu vực lớn duy nhất chứa nốt mangan, có diện tích tương đương với Lưu vực Penrhyn. Khu vực này nằm ở trung tâm Ấn Độ Dương, và mỗi mét vuông đáy biển tại đây chứa khoảng 5 kg nốt mangan.

Deepseamining cho rằng, so với Vùng nứt gãy Clarion-Clipperton, mật độ nốt mangan tại Lưu vực Penrhyn cao hơn và thành phần kim loại phù hợp hơn với nhu cầu ứng dụng công nghệ cao và công nghệ xanh. Vị trí gần các đảo và diện tích khai thác rộng lớn khiến Lưu vực Penrhyn trở thành một trong những khu vực tiềm năng nhất cho việc khai thác kho báu đại dương.

Bài toán khó trong khai thác "kho báu đại dương"

Về lý thuyết, nốt mangan có thể được thu hoạch từ đáy biển bằng các thiết bị dưới nước tương tự như máy gặt khoai tây. Tuy nhiên, độ sâu từ 3000m đến 6000m dưới mực nước biển, nơi nốt mangan hình thành, gây khó khăn lớn trong việc triển khai các nỗ lực khai thác mỏ kim loại này.

Viện Hải dương học Woods Hole (Mỹ) cho biết, cột nước đại dương được phân chia thành 5 vùng độ sâu khác nhau: Vùng ánh sáng mặt trời (0-200m), vùng hoàng hôn (200-1000m), vùng nửa đêm (1000-4000m), vùng biển sâu thẳm (3000-6000m) và vùng hadal (6000-11.000m).

Vùng biển sâu thẳm, nằm ở độ sâu từ 3000m đến 6000m (hay còn gọi là đồng bằng biển thẳm), có các điều kiện sống vô cùng khắc nghiệt như: Bóng tối vĩnh cửu vì ánh sáng mặt trời không thể xuyên qua; Áp suất cực cao (gấp 200-600 lần so với bề mặt); Nhiệt độ gần đóng băng, dao động từ 0 đến 4 độ C; Nước ở đây không có oxy phân tử.

Do đó, việc khai thác "kho báu" kim loại này gặp phải 2 vấn đề lớn. MDPI và NOAA đã phân tích hai vấn đề này trong một nghiên cứu vào năm 2024.

Thứ nhất: Công nghệ khai thác

MDPI cho biết, khai thác tài nguyên khoáng sản từ đáy biển ở độ sâu hàng nghìn mét gặp phải những thách thức kỹ thuật cực kỳ lớn. Điều này liên quan đến các lĩnh vực đa ngành như thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản, luyện kim, sinh học, môi trường, máy móc, vật liệu và tự động hóa, tất cả đều là các công nghệ tiên tiến.

Vì chi phí khai thác cao và yêu cầu bảo vệ môi trường biển, các nốt mangan vẫn chưa được khai thác và sử dụng trên quy mô lớn.

Tuy nhiên, do nhận thức sớm về tầm quan trọng của tài nguyên khoáng sản dưới đáy biển, một số quốc gia và tổ chức đã nắm bắt được các công nghệ chủ chốt và khả năng sản xuất thiết bị cốt lõi để khai thác khoáng sản từ biển sâu.

Ví dụ, Công ty Kim loại (TMC) của Canada đã thử nghiệm khai thác trực tiếp tại độ sâu 4300m trong Vùng Clarion-Clipperton (CCZ) vào tháng 10/2022 và thu thập được khoảng 3600 tấn nốt mangan từ đáy biển sâu. Đồng thời, các đánh giá về môi trường đang được tiến hành.

TMC có kế hoạch đạt mục tiêu khai thác thương mại các nốt mangan với quy mô hàng chục triệu tấn vào năm 2025, điều này cho thấy việc phát triển và khai thác tài nguyên khoáng sản biển sâu đã bước vào một giai đoạn mới.

Thứ hai: Tác động lớn đến môi trường, hệ sinh thái biển

Theo các nhà khoa học, vùng biển sâu thẳm (từ 3000m đến 6000m) là khu vực rộng lớn nhất trên Trái Đất để sự sống phát triển. Vùng này trải dài 300 triệu km vuông, chiếm khoảng 60% bề mặt của hành tinh và 83% diện tích đại dương và biển. Mặc dù điều kiện sống ở đây rất khắc nghiệt, nhưng vùng biển sâu thẳm lại là nơi cư trú của nhiều sinh vật đặc biệt, bao gồm vi khuẩn tổng hợp hóa học, giun ống, cùng vô số loài động vật không xương sống và cá.

Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA) cho biết, việc khai thác tài nguyên từ biển sâu có thể tạo ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đối với đáy biển và các hệ sinh thái xung quanh. Việc thu thập các cục kim loại nhỏ này có thể phá hủy sự sống và môi trường sống dưới đáy biển ở khu vực khai thác, điều này đã được mô phỏng ở khu vực phía đông Thái Bình Dương.

Các xe thu gom cỡ lớn, giống như xe ben, sẽ tìm kiếm trầm tích chứa các cục kim loại trên đáy biển, điều này chắc chắn sẽ phá hủy phần trên cùng của đáy biển ở độ sâu hơn 3 km. Các nhà khoa học phát hiện rằng những xe thu gom này có thể tạo ra các tác động vật lý và sinh học lâu dài lên đáy biển, dẫn đến sự thay đổi của nhiều hệ sinh thái biển sâu mà các chuyên gia vẫn đang nghiên cứu.

Các ước tính gần đây cho thấy rằng "các chức năng sinh địa hóa do vi khuẩn trung gian cần hơn 50 năm để phục hồi hoàn toàn sau khi bị xáo trộn.

Ngoài ra, âm thanh do máy móc phát ra có thể gây tổn hại trực tiếp cho động vật biển, vì nhiều loài trong số chúng sử dụng âm thanh làm phương thức giao tiếp chính. Tiếng ồn này cũng làm hạn chế khả năng phát hiện con mồi của chúng.

Ô nhiễm ánh sáng từ các thiết bị khai thác cũng là một yếu tố quan trọng gây ảnh hưởng tiêu cực đến các sinh vật biển. Ánh sáng này có thể thu hút hoặc đẩy lùi một số loài động vật, hoặc thậm chí làm mù những loài đã quen với cuộc sống trong bóng tối.

Trước những thách thức môi trường đang gia tăng, các tổ chức quốc tế như Cơ quan Đáy biển Quốc tế (ISA) đang nỗ lực xây dựng các quy định để giám sát và kiểm soát hoạt động khai thác tại các khu vực biển sâu này.

MDPI kết luận rằng khi tài nguyên trên đất liền ngày càng cạn kiệt, sự phụ thuộc của con người vào tài nguyên biển càng ngày càng tăng. Việc khai thác và phát triển tài nguyên biển sâu đã trở thành một giai đoạn quan trọng, nơi các quốc gia thể hiện sức mạnh và ảnh hưởng quốc tế của mình.

Tuy nhiên, trước hết, các quốc gia cần làm chủ công nghệ khai thác sao cho vừa đảm bảo hiệu quả tối đa, vừa giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, chỉ khi đó thế giới mới biết ai sẽ là người làm chủ "kho báu thực sự" này của đại dương.