Tämä artikkeli on Hakai Magazine -lehdessä, verkkojulkaisussa, joka käsittelee rannikkoekosysteemien tiedettä ja yhteiskuntaa. Lue lisää tällaisia tarinoita osoitteesta hakaimagazine.com.
Kun rankkaa sadetta osuu Uuteen Kaledoniaan, joet muuttuvat punaisiksi.
Noin 1200 kilometriä itäpuolella Australiasta sijaitsevassa Uudessa Kaledoniassa on yksi maailman laajimmista koralliriuttaekosysteemeistä ja noin 10 prosenttia maailman nikkelista. Yli vuosisata jatkokaivosten kaivostoiminnasta ja metsien hävittämisestä Ranskan Tyynenmeren alueella on saatu aikaan eräs korkeimmista maaperän eroosioasteista maailmassa. Sademetsien peite on pienentynyt 70 prosentista 20 prosenttiin, ja kun sataa, vesi ja maa valuvat esteettömästi rinteiltä joen ja meren rannalle ottaen nikkeliä ja muita myrkyllisiä metalleja.
Viime kädessä nämä metallit - pääasiassa nikkeli, koboltti, rauta ja kromi - päätyvät ravintoketjuun. Kaivosalueiden ohi joen lähellä asuvat osterit sisältävät 20 kertaa enemmän nikkeliä kuin muut joet. Rannikon lähellä sijaitsevissa ankeriaissa on korkeammat nikkeli- ja muiden metallien pitoisuudet kuin mereen kauempana.
"Tällaisen pilaantumisen seuraukset ovat tuhoisat", sanoo Uuden-Kaledonian yliopiston ympäristökemikko Peggy Gunkel-Grillon. Myrkylliset metallit siirtyvät ravintoketjussa ylöspäin ja kerääntyvät huonoihin petoeläimiin, hän sanoo.
Mutta todisteita nikkelin toksikologisista vaikutuksista merieläimiin ja ihmisiin on rajoitetusti. "Uudessa Kaledoniassa olemme alkaneet tutkia metallien vaikutuksia ympäristöön - tämä on uusi aihe hallitukselle ja tutkijoille", sanoo Yannick Dominique, ekotoksikologi Uuden-Kaledonian konsulttiyrityksestä Bioekosta. Dominique on osa uutta hallituksen hanketta, jossa tutkitaan metallialtistumisen tasoja ja lähteitä Uuden-Kaledonian ihmisillä.
Ihmisillä tutkimus on liittänyt nikkelialtistumisen - usein savukkeiden tupakoinnin tai teollisuuden kautta - lisääntyneeseen tyypin 2 diabeteksen esiintyvyyteen, ja Maailman terveysjärjestö luokittelee puhtaan nikkelin syöpää aiheuttavaksi aineeksi. Veden ja nikkeliä sisältävien ruokien kulutuksen vaikutuksista tiedetään kuitenkin vähän.
Nikkelivuodon uhalle ajatellessaan Gunkel-Grillon ja hänen kollegansa pohtivat, voitaisiinko jotain tehdä.
Meriteollisuudessa luodaan keinotekoisia kivimaisia muodostumia rakenteiden, kuten tuuliturbiinien ja offshore-öljyalustojen, ympärille niiden suojelemiseksi eroosiosta. Nämä esteet on luotu meriveden kalsiumpohjaisista materiaaleista, jotka houkuttelevat ja rakentuvat sähköisesti varautuneiden metallirakenteiden ympärille. Tutkijat pohtivat, voisiko tätä prosessia viedä askeleen pidemmälle. Eli jos sähköisesti varautuneet metallit voivat houkutella kalsiumpohjaisia materiaaleja, voisiko kalsiumpohjaiset muodostelmat houkutella raskasmetallien epäpuhtauksia?
Laboratoriokokeissa Gunkel-Grillon työskentelee yhdessä Ranskan yliopiston La Rochelle -insinöörin insinöörin Marc Jeanninin kanssa menetelmän kanssa, jolla uutetaan nikkeli merivedestä Uuden-Kaledonian alueelta.
Sijoittamalla galvanoitua terästä meriveteen ja lataamalla siihen heikolla sähkövirralla, tutkijat ovat osoittaneet pystyvänsä vetämään metalli-ioneja ratkaisusta pitämällä ne kiinni kalkkipitoisissa kerrostumissa, jotka kasvavat teräselektrodilla.
Laboratoriokokeissa tutkijat pystyivät vetämään nikkelin ratkaisusta. (Kuva: Charlotte Carré) Konseptikontrollin laboratoriotestissä tutkijat upottivat pieniä sähköistetyn teräksen kappaleita meriveteen, johon oli lisätty nikkeliä. Seitsemän päivän kuluttua he havaitsivat, että jopa 24 prosenttia veteen lisätystä nikkelista oli loukussa.
Mutta todellinen haaste, sanoo Gunkel-Grillon, on nähdä, kääntyykö heidän tekniikka reaalimaailman olosuhteisiin. Tämä seuraava askel on jo käynnissä Uuden-Kaledonian laguunissa. Maaliskuun lopulla tutkijat sijoittivat laajemman kokeilun Numbo Baylle, joka on pääkaupungin Nouméan teollisuusalue.
Jos nämä kokeet toimivat, tutkijat kuvittelevat vielä suuremman, pysyvän rakenteen galvanoiduista elektrodeista, jotka istuvat pystysuunnassa vedessä.
"Asettamalla laitteemme jokien, jätevesien, satamien tai muiden sellaisten paikkojen suuhun, joissa tällaista pilaantumista voi tapahtua, pystymme rajoittamaan liuenneen nikkelin saastumista", sanoo Gunkel-Grillon.
Paikallinen sähköverkko valvoo Uuden-Kaledonian kokeilua, mutta tulevaisuuden pitäisi olla mahdollista suorittaa tuulivoimaloilla tai aurinkopaneeleilla.
Meriympäristön metallien saastuminen on ongelma ympäri maailmaa, ja tällä ratkaisulla on suuri lupaus. Joukkue on käyttänyt tekniikkaa myös lyijyn loukkuun, ja Jeannin sanoo näkevänsä syyn, miksi se ei voisi toimia myös muiden metallisten elementtien kanssa.
"Vanhemmissa satamissa voi olla sedimenteissä melko korkea epäpuhtausaste, kuten metalleja ja raskasmetalleja", sanoo Philippe Andréani, Géocorailin toimitusjohtaja, yritys, joka kehittää keinotekoisia merirakenteita eroosion suojaamiseksi. ”Se tulee aikaisemmin runkoissa käytetyistä antifoulsusmaaleista ja muista lähteistä. Satamat eivät ole kovin syviä, joten aluspotkurien aiheuttamat turbulenssit nostavat sedimentit ja vapauttavat niiden epäpuhtaudet. "
Géocorail on patentoinut erilaisen version metallisalpaelektrodista, jota testataan muutamassa ranskalaisessa satamassa.
Ensi keväänä mennessä New Caledonian kenttätestin tulokset ovat saapuneet, ja tutkijoiden tulisi tietää, voiko tämä tekniikka auttaa myrkyllisissä metallisaasteissa.
"Kun saamme esiintymiä merivedestä, voimme tarkistaa, mitä metalliosia on juuttunut, mukaan lukien kaikki Uuden-Kaledonian laguunissa olevat metallisaasteet", Jeannin sanoo.
Aiheeseen liittyviä tarinoita Hakai-lehdestä:
- Kalakypärät eivät säästä elämää
- Seuraa syvänmeren kaivosta
- Sisämaan saaristolaisia
