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Un buzo robótico de alta tecnología analiza las riquezas minerales de la Tierra en el fondo marino

A profundidades oceánicas de hasta 6 km, las fuerzas de la Tierra crean preciadas formaciones minerales y metálicas dispersas por el paisaje submarino. El primer explorador robótico submarino autónomo para la identificación y el análisis «in situ» investigará muy pronto con delicadeza estas riquezas para su posible uso en coches eléctricos y otros dispositivos.

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El fondo oceánico profundo constituye un rico tesoro poco explorado de costras de cobalto, nódulos de manganeso y sulfuros polimetálicos masivos marinos. Estas formaciones podrían contribuir de manera significativa a la creciente demanda de componentes electrónicos y tecnologías que dependen de metales raros y caros. Se calcula que el mercado mundial de la explotación minera de los fondos marinos crecerá de aproximadamente 650 millones de dólares estadounidenses en 2020 a 15 300 millones de dólares estadounidenses en 2030. El ambicioso proyecto financiado con fondos europeos ROBUST ha desarrollado un sistema robótico autónomo de prospección y análisis que favorecerá este crecimiento y protegerá a la vez el medio ambiente. También constituirá una herramienta inestimable para las expediciones de investigación oceánica.

(Láser) luces, cámara, acción

Actualmente, la prospección de nódulos polimetálicos marinos implica la recuperación de muestras en bruto del fondo marino mediante vehículos teledirigidos (ROV, por sus siglas en inglés) conectados por cable a embarcaciones de exploración. Las muestras son llevadas a la superficie para su análisis en un proceso largo, costoso e ineficiente. El objetivo de ROBUST era transformar la explotación minera de los fondos marinos en una práctica rentable y respetuosa con el medio ambiente. Las costras de ferromanganeso y los nódulos de de manganeso son ricas en níquel, cobre, cobalto, litio, molibdeno, manganeso y elementos de tierras raras de importancia industrial y los sulfuros masivos marinos son ricos en depósitos minerales de cobre, zinc, hierro, oro y sulfuros ricos en plata. En palabras del coordinador del proyecto Graham Edwards: «Utilizamos un vehículo submarino autónomo (AUV, por sus siglas en inglés) para desplegar un sistema láser a medida capaz de identificar nódulos de manganeso a 300 m de profundidad. También desarrollamos un sistema de espectroscopia de disociación inducida por láser (LIBS, por sus siglas en inglés) que puede detectar de manera automatizada e “in situ” nódulos de cobre, manganeso y zinc, y sulfuros masivos marinos. Este potente sistema LIBS es capaz de identificar “in situ” objetivos mineros de importancia crítica bajo el mar». Los sistemas no solo son de alta tecnología, sino que también deben funcionar en el entorno submarino extremo. El sistema ROBUST se desplaza sobre el fondo marino y crea mapas tridimensionales a partir de los datos obtenidos a través de una combinación de medios hidroacústicos, escáneres láser y fotogrametría. «Un algoritmo de reconocimiento de patrones basado en redes neuronales convolucionales detecta nódulos de manganeso en tiempo real. Cuando el AUV está a pocos metros del objetivo, las cámaras de a bordo activan el posicionamiento preciso del vehículo», explica James Essien, responsable del proyecto. Una vez que el AUV está sobre el objetivo, posiciona su sistema manipulador de vehículos submarinos con el sistema integrado LIBS para el análisis químico óptico «in situ», sin contacto y en tiempo real. Un mecanismo láser de doble pulso aumenta la intensidad de la señal. «El primer pulso inicia una cavidad gaseosa y el segundo permite un estado de excitación más caliente y prolongado con el espectro adquirido identificando el nódulo», explica Essien. El sistema LIBS, adaptado a un ROV, ha funcionado a profundidades oceánicas superiores a 4 000 m.

Avanzar y profundizar

Edwards concluye: «Las empresas de prospección de minerales de fondos marinos pueden contar dentro de poco con unos costes de prospección del fondo marino más bajos, unos resultados más precisos de las mediciones “in situ” y un impacto ambiental insignificante de su trabajo». A medida que la tecnología avanza hacia las pruebas finales y su conclusión, el equipo ha desarrollado un plan de negocio para procurar la participación de empresas mineras comerciales y organizaciones de investigación oceánica en la búsqueda de minerales en el fondo marino.

Palabras clave

ROBUST, fondo marino, AUV, láser, manganeso, LIBS, minera, océano, minería, robótico, submarino, sulfuro masivo marino, cobalto, metal, espectroscopia de disociación inducida por láser, red neuronal convolucional

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