深海“掘金”期何时到来？

中国船舶报 2023年12月29日 邝展婷

马尾造船股份有限公司建造的全球首艘227米深海采矿船“鹦鹉螺新纪元”号，总长227米，型宽40米，型深18.2米，具备于2500米深海区域采矿作业的能力，可以装载矿货39000吨。图片来源：马尾造船

　　记者邝展婷

　　地球的表面有71%被海水包裹，海洋的面积达3.6亿平方千米。当陆上金属矿产资源短缺的时候，“向深海要矿产”就成为资源开采的重要选项之一。对于这一新兴领域，技术如何突破？环境如何保护？

　　●深海采矿有望为清洁能源开发提供核心元素，但当前面临很多问题。技术方面，所需的装备技术水平远远超过当前最先进的深水油气资源开发要求；非技术方面，由此产生的环保问题备受质疑。

　　●发展“蓝色经济”应充分发挥科学技术在海洋经济中的决定性作用，减少对海洋环境的影响，保护生物多样性，实现可持续发展。目前，我国多家企业、院校针对深海采矿产业链不同领域、不同侧重点开展了研究。

　　●从技术研发的角度来说，为应对极端的深海环境，深海采矿技术发展应挖掘和整合海洋油气勘探开采、海洋钻石开采等已有技术，针对水深、矿物特性、海洋环境等特定条件，进行进一步的技术开发。

　　潜力巨大但争议巨大

　　我国关键金属对外依存度过高的话题已经是老生常谈，尤其是支撑新能源产业的锂、锰、铜、钴、镍等关键金属自给不足。以锂离子电池的重要金属材料锂为例，2022年我国从国外进口锂辉石精矿约284万吨，锂原料对外依存度约为55%，尽管同比有所降低，但矿产资源安全形势仍然十分严峻。

　　与此同时，据国际能源署预计，要实现全球温室气体净零排放，清洁能源技术相关的矿产资源需求将增长3倍。对此，中海油研究总院水合物和海洋资源战略研究中心主任、首席工程师李清平认为，与陆上金属矿产资源相比，深海矿产资源勘探开发有望为清洁能源开发提供核心元素。

　　目前，国际海底管理局（ISA）已经签署了近30个矿物勘探合同，授权国际海域勘探，且有十几个国家已投资了小规模深海勘探项目，但对国际水域进行商业开采尚未获得许可。尤其是世界首家推进深海采矿的加拿大鹦鹉螺矿产公司（Nautilus Minerals）的失败，给这个新兴行业造成了较大的打击。

　　事实上，深海采矿面临着很多技术的、非技术的问题。技术方面，据哈尔滨工程大学船舶学院副院长康庄介绍，深海采矿需要的装备技术水平远远超过当前最先进的深水油气资源开发要求。当前国际上就深海采矿系统级装备组成已基本达成共识，主要包括水面支持、水中输送、水底采集三个子系统。因为深海采矿的特殊性，需要通过重新研发或移植，形成专用技术；还需要对深海动力、通信、能源等基础性技术进行进一步深入研发，使其满足深海采矿的需求。

　　非技术方面，对深海采矿最大的质疑来自环保领域。无论是热液喷口周围的海底大规模多金属硫化物、海山断层或侧翼的富钴结壳，还是深海平原上的锰结核，由于海洋环境的复杂性，对其无论是勘探还是开采，都不能忽视物种栖息地和生物多样性。绝大多数深海环境尚未被探索，与深海海床相关的独特生物多样性仍有待发现，深海采矿是否会产生海底扰动、沉积物羽状流、废水排放污染，导致声、光噪音乃至泄漏事故等，目前还无从评估。类比一下海洋捕捞就可以有形象的认识：“底拖网”尚且会对海床产生巨大的破坏、扰乱海洋生物环境，更何况是把岩层掀起来的采矿？

　　经济与环境不应对立

　　中国生物多样性保护与绿色发展基金会副理事长兼秘书长周晋峰提醒，“蓝色经济”应以生态文明思想为“灯塔”，以新文明新科技为“动力”，充分发挥科学技术在海洋经济中的决定性作用，科学利用土地与海洋，减少对海洋环境的影响，保护生物多样性，实现可持续发展。

　　我国已经开展了科学技术部支持的“深海多金属结核采矿试验工程”“深海矿产混输智能装备系统研发”等项目，工业和信息化部支持的“深海采矿船关键设备安装和总装联调技术研究”“深海采矿船船型开发”等项目。多家央企集团也在这个领域进行了探索，中国船舶集团有限公司的“深海矿产开发平台和设计开发及核心系统设备关键技术研究”目标是研制新型硫化物采矿车、水下输送泵、水下中继站等核心装备；招商工业集团有限公司的“深海采矿系统”针对附存于大洋深海海山平顶边缘和斜坡的富钴铁锰结壳矿藏，包括深海海底采矿机、高浓度大颗粒矿浆提升系统和水面采矿支持船等装备，已经获得了美国船级社（ABS）的原则性认可（AiP）证书。中国海洋大学、中国石油大学、中国地质大学、湘潭大学等高校以及中国五矿长沙矿治研究院、中国科学院深海科学与工程研究所等科研机构，均对深海采矿进行了不同领域、不同侧重点的研究。

　　深海采矿产业链的重要一环——采矿船方面，我国设计建造的首艘采矿船“泰鑫1”号，用于海南省万宁市保定海锆钛砂矿项目，其矿体存于水深9.2~33.7米的海底表层，平均厚度9米，属于近岸浅海海域，离“深海”有着不短的距离。

　　相比之下，由福建省马尾造船股份有限公司建造的全球首制227米深海采矿船才算是真正的深海采矿装备。该船配置性能强大的深海矿物开采、提升、脱水和装卸系统，推进系统和动力定位系统，高智能的自动化控制系统以及全球首制的各类采矿系统，具备于2500米深海区域采矿作业的能力，主要用于深海多金属硫化物的开采，可以装载矿货39000吨，集采矿作业、航行、居住生活服务功能于一体，可持续海上定位作业长达5年。然而，由于船东鹦鹉螺矿产公司“折戟沉沙”，这艘船还没有得以真正发挥作用。

　　去年，深圳市金航深海矿产开发集团有限公司完成的国内首个拥有自主知识产权的深海采矿船设计已经得到了中国船级社（CCS）的AiP证书，业内对此也抱着期待。

　　中国海油集团海洋石油工程股份有限公司水下技术总监陈妙谋介绍，国内预期的商业化深海采矿时间是2030~2035年，国内深海采矿技术水平整体落后国外至少5年，尤其缺乏最重要的海洋工程经验。从技术研发的角度来说，为应对极端的深海环境，深海采矿技术发展应挖掘和整合海洋油气勘探开采、海洋钻石开采等已有技术，针对水深、矿物特性、海洋环境等特定条件，进行进一步的技术开发。

　　面对环保方面的挑战，业内专家认为，只有通过一些试验性的勘探、开采，才能真正研究并评估深海采矿的环境影响；只有在实践中保持对自然环境的敬畏与重视，才能真正寻求到经济与环境的平衡乃至相互促进。