Un robot subacqueo ad alta tecnologia analizza le ricchezze minerali della Terra sul fondo dell’oceano
Il fondale marino è un tesoro enormemente inesplorato di croste di cobalto, noduli di manganese e massicci solfuri polimetallici di fondale marino. Queste formazioni potrebbero dare un contributo significativo alle crescenti richieste di elettronica e tecnologie basate su metalli rari e costosi. Il mercato globale dell’estrazione in acque profonde dovrebbe crescere da circa 650 milioni di USD nel 2020 a 15,3 miliardi di dollari entro il 2030. L’ambizioso progetto ROBUST, finanziato dall’UE, ha realizzato un sistema robotico autonomo di analisi e indagine che supporterà questo sviluppo proteggendo l’ambiente. Sarà anche uno strumento prezioso per le spedizioni di ricerca oceanica.
Luci (laser), camera, azione
L’attuale esplorazione in acque profonde di noduli polimetallici comporta il recupero di campioni grezzi dal fondo del mare utilizzando veicoli telecomandati (ROV, remotely operated vehicle) collegati a navi esplorative. I campioni vengono portati in superficie per essere analizzati in un processo inefficiente e dispendioso in termini di costi e tempi. ROBUST si prefigge di rendere economiche e rispettose dell’ambiente le attività di estrazione in acque profonde. Le croste di ferromanganese e i noduli di manganese sono ricchi di nichel, rame, cobalto, litio, molibdeno, manganese ed elementi delle terre rare mentre i solfuri massicci sul fondo del mare sono ricchi di depositi minerali di solfuro di rame, zinco, ferro, oro e argento. Il coordinatore del progetto, Graham Edwards, spiega: «Utilizziamo un veicolo sottomarino autonomo (AUV, autonomous underwater vehicle) per implementare un sistema laser su misura in grado di individuare noduli di manganese a 300 m di profondità. Abbiamo anche sviluppato un sistema di spettroscopia di ripartizione indotta da laser (LIBS, laser-induced breakdown spectroscopy) con capacità di individuazione automatizzata in situ di noduli di rame, manganese e zinco integrate con capacità analoghe per solfuri massicci sul fondo marino. Questo potente sistema LIBS è pertanto in grado di individuare in loco, in contesto subacqueo, obiettivi di estrazione di fondamentale importanza». I sistemi non sono solo ad alta tecnologia ma devono funzionare anche in ambienti sottomarini estremi. Spostandosi sul fondo dell’oceano, il sistema ROBUST crea mappe 3D a partire dai dati ottenuti tramite una combinazione di idroacustica, scanner laser e fotogrammetria. «Un algoritmo di riconoscimento di forme della rete neurale convoluzionale rileva i noduli di manganese in tempo reale. Quando l’AUV si trova a pochi metri dall’obiettivo, le telecamere di bordo attivano un posizionamento preciso del veicolo», spiega il responsabile del progetto, James Essien. Una volta che l’AUV si trova sull’obiettivo, posiziona il suo sistema di manipolazione di veicoli subacquei con LIBS integrato per condurre analisi chimiche ottiche, senza contatto e in situ in tempo reale. Un meccanismo laser a doppio impulso aumenta la potenza del segnale. «Il primo impulso avvia un’inclusione gassosa e il secondo impulso consente uno stato più caldo, più eccitato e con lo spettro acquisito che identifica il nodulo», spiega Essien. Montato su un ROV, il sistema LIBS opera a profondità oceaniche superiori a 4 000 m.
Andare avanti, in profondità
Edwards riassume: «I topografi minerari di acque profonde possono aspettarsi presto minori costi di rilevamento dei fondali oceanici, risultati più accurati dalla misurazione in situ e un impatto ambientale irrilevante del loro lavoro». Mentre la tecnologia si sposta verso la verifica e il completamento finali, il team ha sviluppato un piano aziendale per portare a bordo le imprese di estrazione mineraria commerciali e le organizzazioni di ricerca oceanica per un viaggio alla ricerca di minerali sul fondo del mare.
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