Disegnare la mappa del grande blu: una tecnologia indotta da laser per aiutare lo sfruttamento minerario a profondità oceaniche

Grazie alla crescente domanda di materie prime utilizzate nell’elettronica intelligente, nelle scienze mediche e nei prodotti nel campo dell’energia rinnovabile, ultimamente le risorse minerarie marine hanno attirato un grande interesse. Con l’esaurimento sulla terraferma dei giacimenti di metalli quali rame, nichel, manganese, zinco, litio e cobalto, l’estrazione mineraria dei fondi marini viene vista come un’opportunità per incrementare le risorse esistenti. Questa pratica si potrebbe tuttavia rivelare un processo costoso che ha anche ripercussioni sull’ambiente, in particolare per come influisce su biodiversità ed ecosistemi.

Mappare e quantificare i minerali sul fondo dell’oceano potrebbe essere d’aiuto nei tentativi di esplorazione. Questo è esattamente ciò che un team di ricercatori intendeva fare nell’ambito del progetto ROBUST, finanziato dall’UE. Come dichiarato in un comunicato stampa, gli scienziati del progetto partner Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hanno misurato campioni di zinco a una pressione di 600 bar usando la spettroscopia LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy). «Sono stati in grado di dimostrare che il sistema LIBS sviluppato allo LZH è adatto per l’utilizzo in alto mare a profondità fino a 6 000 metri».

Lo LZH lavora con altri otto partner europei per sviluppare un sistema di misurazione autonomo basato su laser da utilizzare sott’acqua. «Il sistema dovrebbe localizzare i campioni, come per esempio i noduli di manganese, e analizzare la loro composizione materiale direttamente sul profondo fondale marino».

Lo stesso comunicato stampa fa notare che quello LIBS è un «metodo privo di contatto e di fatto non distruttivo per analizzare gli elementi chimici». È in grado di esaminare materiali solidi, liquidi e gas, e si basa sulla generazione e analisi di plasma indotto da laser. «In questo caso, un fascio laser ad alta energia viene concentrato sul campione. L’energia del fascio laser nel suo punto focale è talmente alta da creare un plasma. Il plasma a sua volta emette una radiazione specifica per ogni elemento, che viene misurata con uno spettroscopio».

Condizioni oceaniche

Il team del progetto ha progettato e fabbricato una speciale camera pressurizzata per testare il sistema LIBS in condizioni pari a quelle del mare profondo. Essa può simulare una profondità dell’acqua pari a 6500 metri, con una pressione fino a 650 bar. «La camera è idonea sia per l’acqua dolce che per quella salata, e può quindi simulare vari scenari di applicazione. Attraverso una finestra di ispezione, la radiazione laser entra nella camera pressurizzata con il campione di prova da analizzare», aggiunge il comunicato stampa.

Il progetto ROBUST (Robotic subsea exploration technologies), attualmente in corso, affronta il bisogno di «sviluppare una tecnologia autonoma, affidabile ed efficace in termini di costi per disegnare la mappa di vasti terreni, per quanto riguarda il contenuto di minerali e materie prime», secondo CORDIS. Il team ritiene che questa tecnologia aiuterà a ridurre il costo delle esplorazioni minerarie in una maniera efficiente e non intrusiva, con un impatto minimo sull’ambiente. Il sito web del progetto spiega che: «Il veicolo sottomarino autonomo AUV [autonomous underwater vehicle] robotico si immergerà, identificherà le risorse che rappresentano il bersaglio la scansione LIBS mediante una mappatura 3D in tempo reale del terreno (sistemi idroacustici, scanner laser, fotogrammetria) e posizionerà il sistema LIBS nei luoghi necessari dei giacimenti minerari sul fondo dell’oceano affinché esso effettui in modo autonomo analisi qualitative e quantitative».

Per maggiori informazioni, consultare:
sito web del progetto ROBUST