Mineração Submarina: A Próxima Grande Coisa para os UUVs

Enabler de mineração: Lander TURTLE do INESC TEC (em um compartimento de equipamentos e subindo para manutenção). Foto: INESC TEC

Enabler de mineração: Lander TURTLE do INESC TEC (em um compartimento de equipamentos e subindo para manutenção). Foto: INESC TEC

Super vistoriador: um HUGIN Marítimo de Kongsberg faz o seu caminho para o mar, de forma autônoma. Foto: Kongsberg Maritime

Out-of-this-world: uma HORV UX-1. Foto: Projeto EU UNEXMIN

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Na Europa, há sinais seguros de que a mineração submarina é o próximo grande mercado para veículos subaquáticos autônomos (AUVs), veículos operados remotamente (ROVs) e novos drones chamados HROV, DART ou TARTARUGA. Entre os indicadores está o envolvimento de empresas de mineração, governos, atores submarinos ricos e a comunidade holandesa de dragagem. Novos veículos estão sendo desenvolvidos da Hungria para o Havaí, embora Portugal, ao que parece, esteja à frente da comercialização de novos navios.

Além de dragar ouro e diamantes perto da costa, a mineração submarina tem duas atividades: explorar os depósitos minerais restantes em cerca de 3.000 minas inundadas e abandonadas na Europa e, mais pertinentemente, minerar minerais nas zonas econômicas exclusivas, ou ZEEs, de países marítimos onde elementos de terras raras, ou REEs, são conhecidos por mentir. Há um desespero silencioso em torno de ambos os empreendimentos, já que os REEs são o material das telas do iPhone, alumínio de nível militar, carros híbridos, TVs e as baterias mais novas.

Digite o drone. A União Européia está organizando suas comunidades de pesquisa mecatrônica (multidisciplinar, robótica) - suas faculdades de engenharia universitária e cientistas de ciências aplicadas - e seus geólogos para construir uma cadeia de suprimentos que possa minerar debaixo d'água. Projetos financiados pela UE, que são muitos, ajudaram a lançar um novo drone esférico chamado UX-1b para mapear e monitorar os contornos de minas submersas confinadas, e um consórcio apoiado pela UE também está prestes a ser lançado (assim como os noruegueses). um sistema de mineração que compreende um veículo rastreado por nódulos, sua unidade de lançamento e recuperação e um drone de especialidade. Na verdade, o futuro da mineração submarina parece ser sempre um veículo rastreado com um elenco de apoio de ROV, AUV e agora escoltas HROV.

O navio de apoio de mineração submarina EVA, um híbrido ou HROV, faz parte de um sistema de mineração que consiste em um grande veículo de mineração de 20 toneladas e uma barcaça de lançamento e recuperação de superfície que pode ser facilmente substituída por um navio com moonpool.

“A Eva é utilizada para modelagem de poços em tempo real e para auxiliar as operações de corte subaquático, fornecendo informações sonares visuais e detalhadas de múltiplos pontos de vista do corte, lançamento e recuperação da mineradora”, explica Alfredo Martins, pesquisador sênior do Centro INESC TEC. para robótica e sistemas autônomos. “Essas informações são inseridas em um ambiente virtual integrado para operadores e supervisores humanos”, diz Martins, antes de confirmar que o EVA também pode implantar offshore “operando no modo AUV ou no modo ROV”.

A comunidade de pesquisadores de 60 pessoas parece liderar o grupo drones-for-mining quando se trata de “conscientização”, autonomia, controle e comercialização de veículos. Os pesquisadores do INESC TEC desenvolveram um número desproporcional de robôs para as indústrias oceânicas. Estes incluem o levantamento de profundidade do DART, AUV, e o lander robótico autônomo de profundidade denominado TURTLE.

“O (TURTLE) tem aplicações claras em mineração submarina, pois é um AUV especial que pode permanecer no fundo por longos períodos de tempo e é capaz de se mover para outro local. Na mineração em águas profundas, ela pode ser usada tanto no suporte local de operações (como no fornecimento de apoio de navegação acústica local ou em uma doca de carregamento de AUV) ou no transporte de equipamentos de e para o fundo do mar para a superfície. ”
Triturador de nódulos: a máquina de mineração EVA está programada para suportar. Foto: O projeto EU VAMOS Eva
Embora a TARTARUGA e o DART pareçam estar comercialmente disponíveis, o EVA ainda está sendo avaliado como parte de um sistema de mineração por um consórcio da UE que inclui a SMD, a Damen, a Sandvik, o INESC TEC, a Fugro, a Zentrum fur Telematik e o BMT Group. Quando ligamos, eles estavam deliberando sobre os caminhos comerciais para o EVA et all. “Certamente foi um sucesso”, diz Martins. “O EVA inclui um amplo conjunto de sensores (múltiplas câmeras, sistemas de luz baseados em laser, vários tipos de sonar) em um sistema versátil e altamente manobrável. Ele foi usado com sucesso em um ambiente desafiador, como o cenário de mineração subaquática, em condições industriais e ao fornecer dados cruciais para o planejamento, supervisão, comando e controle do sistema (de mineração). ”
Em geral, AUVs, ROVs - juntos, são vistos fazendo levantamento de amostragem, mapeamento, trabalho fotográfico hiperespectral (detecção de metais), monitoramento ambiental, avaliação de risco, observação de processo de corte e servindo como mulas de equipamento do leito marinho à superfície. O EVA HROV também usa sensores mineralógicos avançados, ou LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), para analisar o fundo do mar ou os minerais que estão sendo levantados. Ao todo, o INESC TEC desenvolveu os “sistemas de percepção, navegação e conscientização” para o veículo de mineração e o robô EVA (juntos o mesmo projeto da UE).
O outro AUV desenvolvido sob a égide da UE é o UX-1 (protótipo) ou UX-1b, um veículo esférico equipado com lasers para ajudar os veículos de mineração a navegar e empresas de mineração a entender os contornos de uma mina subaquática. Impressionantemente, o INESC TEC também é um fornecedor chave para esta história de sucesso de pesquisa em toda a Europa que envolveu 17 parceiros de consórcio de nove países europeus, incluindo os desenvolvedores de robôs SMD e BMT (Reino Unido), DAMEN (Holanda) e SANDVIK (Alemanha).

Versátil: O HROV offshore e interior, EVA. Foto: INESC TEC Subsea Quem é quem
Os noruegueses bem financiados, focados no subsolo e centrados em torno da Universidade de Bergen, certamente tomaram nota dos sucessos desses equipamentos de mineração. Na preparação e acompanhamento da 47ª Conferência de Mineração Submarina em Bergen no ano passado - sim, a 47ª - os organizadores notaram as conquistas e a participação de um Who's Who de manutenção submarina e trabalho de pesquisa.

Entre eles, os organizadores anunciaram a notícia de que a Swire Seabed tinha acabado de adquirir um HUGIN AUV da Kongsberg Maritime após realizar o trabalho de inspeção de oleodutos para a empresa de petróleo Equinor. Em um comunicado à imprensa, a empresa de Cingapura disse que agora está pronta para "ir além das necessidades atuais da indústria". Na verdade, no início de 2018, a Swire Seabed havia iniciado o primeiro cruzeiro comercial do governo norueguês para mapear os recursos minerais marinhos de cobre, chumbo e prata na plataforma continental norueguesa (por pesquisa de AUV e amostragem de rocha de ROV).

"Isso pode se tornar um novo mercado para eles (Swire Seabed) e possivelmente para toda a indústria submarina", disse uma empresa norueguesa de incubadora financiada pelo contribuinte em sua página na Internet (apropriadamente, nós fomos à imprensa, depósitos maciços de REEs foram encontrados em lendário condado norueguês, Telemark). O consultor norueguês da Swire para pesquisa e operações de AUV foi citado dizendo que “nosso equipamento e competência estão muito bem adaptados a esse mercado emergente”. Ele disse que a mineração em águas profundas - vista como pronta para decolar - requer principalmente AUVs para mapeamento. Enquanto isso, no INESC TEC e em outros lugares, incluindo a Universidade do Havaí, as ferramentas de mineração subaquática atingem toda a gama de tarefas de suporte de mineração.

Operações de alto risco
Alguns mineradores de alto capital e jogadores submarinos já avançaram, principalmente na dragagem de zonas costeiras. Mais cedo do que a Noruega, a Papua Nova Guiné, o Japão e as Ilhas Cooke criaram regras para governar esse setor nascente.
A Nautilus Minerals, listada em Toronto, está profundamente envolvida no projeto do Mar de Bismarck, Solwara 1, onde o primeiro projeto de mineração em grande escala em profundidades de 1.600 metros cobre 14 vezes mais rico do que o encontrado em terra. Um grande navio novo está sendo construído para um empreendimento que usará risers para levantar minerais.

A Swire Seabed também tem trabalhado com a Ocean Infinity, uma empresa de exploração marítima com base em Houston que equipou seis HUGINs com seis veículos de superfície não tripulados, ou AUVs, para pesquisar vastas áreas do leito marinho usando batimetria e sondas com vários feixes (sísmicos); perfiladores inferiores; Câmeras HD; sensores de condutividade; magnetómetros do fundo do mar e sensores laser. É importante ressaltar que essas cargas AUV exigem em grande parte as buscas de mineração submarinas da REEs.

As técnicas de mineração em águas profundas estão sendo polidas na esteira de importantes concessões de áreas em alto mar. A mineradora Deep Ocean, Ocean Minerals, diz que os REEs são “17 metais quimicamente similares, consistindo dos 15 elementos conhecidos como lantanídeos mais ítrio e escândio” e são valiosos devido às suas “propriedades magnéticas, químicas e luminescentes” e essenciais para fabricantes de veículos híbridos, telefones móveis, computadores, etc. É por isso que a empresa, em 2017, garantiu direitos exclusivos para 24.000 quilômetros quadrados da ZEE de Cooke Islands. A nação do Pacífico Sul tem uma Lei de Mineração do Mar desde 2009, e a OML trabalhará com sua Autoridade de Mineração do Mar para aproveitar ao máximo as licenças e permissões de exploração adquiridas desde 2013.

O alvo das Ilhas Cooke são os sedimentos do leito marinho sob os nódulos identificados como fontes potenciais de REEs e escândio, um reforçador de alumínio. Uma pesquisa do recurso encontrou o que parece 200 milhões de toneladas dos nódulos polimetálicos. O tesouro é também potencialmente "o maior recurso de cobalto primário conhecido no mundo".
Visuais AUV: interface de usuário do Seabed Swire. Foto: Swire Seabed Técnicas comprovadas
A empresa diz que um pacto de pesquisa e desenvolvimento de 2016 envolvendo o Aberdeen Proving Ground, em Maryland, e a Deep Reach Technology, de Houston, identificaram mais de 180 milhões de toneladas de REEs e Sc. Não surpreendentemente, e à luz de suas recentes descobertas da REE, a Noruega anunciou que seguirá o exemplo da Cooke Isles de emissão de licenças para empresas de mineração submarina qualificadas.

O processo offshore qualificado da Ocean Minerals envolve o abaixamento do tubo ligado a colheitadeiras de nódulos no fundo do mar. Os nódulos são coletados, peneirados, separados e concentrados para transferência via tubo de içamento para um vaso de produção como uma suspensão de água do mar. Outro tubo contíguo ao tubo de elevação devolve a água do mar ao oceano. Assim, a mineração em águas profundas combina a tecnologia e a experiência de petróleo e gás offshore (risers, umbilicais, pesquisas e “drones”) com a experiência da dragagem; mineração nearshore de diamantes e ouro e a indústria de mineração em terra.

"É um setor industrial relativamente pequeno no momento, mas com potencial para crescer", diz Richard Mills, diretor de vendas de Robótica Marítima da Kongsberg Maritime. Embora esteja claro que os AUVs da Kongsberg, ricos em carga útil e com formato de torpedos, serão valiosos como veículos de pesquisa pré e pós-exploração, também pode haver um papel de mineração submarina “em associação com as escavadeiras” para o estranhamente eellike ROV da Eelume.

Enquanto isso, acredita-se que a Swire Seabed e as associadas Ocean Infinity tenham mais de uma dúzia de AUVs HUGIN em operação, e que eles administraram o cruzeiro de minerais da Norwegian Petroleum Directorate. A HUGINS que faz o trabalho de pesquisa pode sempre assumir a liderança em alto mar na fase preparatória da mineração submarina. "Nem sempre estamos conscientes do que nossos clientes fazem com os veículos", diz Mills.

Assim que a mineração começar, serão os ROVs e HROVs como o EVA ou TURTLE. Este último é o INESC TEC antecipando os custos futuros da mineração do leito do mar: o versátil terminal robótico TURTLE não precisa de equipamentos de lançamento especializados, ele é realocado de forma autônoma e pode vir à superfície para manutenção sem o caro suporte da embarcação.