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Proceedings of the ASME 2013 32nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic EngineeringOMAE2013

June 9-14, 2013, Nantes, France

OMAE2013-10670

NEW PLATFORM TO MONITOR THE ENVIRONMENTAL IMPACTSOF SEAFLOOR MINING

ABSTRACTVarious unconventional natural resources (e.g. seafloor

massive sulfide, methane hydrate and manganese nodules)existing on and under the seafloor will possibly be mined in thenear future. When mining these deep sea resources, it isnecessary to monitor the environmental impacts of seafloormining. Environmental impacts have been usually monitored bymooring systems or stations put on the seafloor. Mooringsystems consist of floats, sinker and sensors. Their heights range from one hundred meters to several kilometers. In order not toentangle in the mining machine and the support cable, it isimpossible to put the mooring systems within the distance oftheir heights from points of the operation safety. The stationsconsist of a frame and sensors. Their heights are about a fewmeters. Therefore, we are able to put the stations near themining point, but we can’t observe the upper water layer. In thisstudy, we have developed a new platform to observe theenvironmental condition near the mining point and the upperlayers of the seafloor. The developed platform consists of frame,sinker, releaser, winch, battery and sensor assembly. Because thesize of this is 2 x 2 x 2 m, we can put this near the mining point.The sensor assembly is moved from the seafloor up to 150 m bythe winch. This platform can automatically observe theenvironmental condition for several months without externalpower supply by using the internal battery. Therefore, we canautomatically observe the environmental condition near themining point and the upper layer by using this new developedplatform. The platform is also effective for environmental

monitoring near deep-sea petroleum exploitation points.

INTRODUCTIONPast studies have revealed that many resources existed on

and under the seafloor (e.g., Halbach et al., 1989, Iizasa etal., 1999). Many of these resources have not been mined,because of technical difficulty and higher cost of seafloormining than those of the terrestrial resources. However, highermetal market prices increased from 2006 to early2008.Therefore the possibility of seafloor mining has beengreatly recognized.

Concerns for the oceanic environment and biodiversity aregrowing, therefore it is necessary to undertake environmentalresearches, before the mining. In case of manganese nodulemining, multi-disciplinary environmental studies (oceanography,geology, geochemistry, ecology and geotechnical engineering)have been undertaken in many countries (e.g.,Yamazaki andKajitani, 1999).

In the environmental monitoring associated with mining ofdeep sea resources, biomass, physical parameters (temperatureand salinity) and chemical parameters (e.g. methane andturbidity) must be investigated. Since we can consider thatpotential impacts of mining are largest around the excavator,therefore environmental condition must be monitored near theexcavator.

The height of the contaminant plume may vary according tothe type of contaminants and drilling methods. Therefore, weassumed that the height of the plume of contamination is 100m

Nobuhiro MaedaThe General Environmental Technos Co., Ltd.

Osaka, Japan

Yosuke OnishiThe General Environmental Technos Co., Ltd.

Osaka, Japan

Satoshi KatoNichiyuGiken Kogyo Co., Ltd

Saitama, Japan

Tetsuo YamazakiOsakaPrefectureUniversity

Osaka, Japan

●（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構に提案し、採用さ

れました。

　今回ご紹介いたしました装置は、日本の海底資源開発を

リードする（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構様に平成

25年度及び平成26年度の熱水鉱床開発に係る環境調査

に採用頂きました。

●装置に関する論文が学会誌に掲載されました。

　今回ご紹介いたしました装置に関する論文が、国際学会

International Conference on Ocean, Offshore

and Arctic Engineeringの学会誌に掲載されました。

【関連トピックス】

　近年、金属資源価格の高騰等により海底資源開発が世界的に注目されています。特に、世界第6位の排他的

経済水域をもつ日本では、経済水域の海底に多くの希少金属やメタンガス等の有効資源が存在し、今後の開発

が期待されています。海洋立国を目指す日本では海洋基本法を根拠法とする「海洋エネルギー・鉱物資源開発

計画」が平成25年度に策定され、海底資源開発を国策とし、将来的には民間主導の商業化を目指すことが明記

されました。一方、国際的には国際海底機構（International Seabed Authority）が国連海洋法条約に基づ

き、無秩序な海底資源開発が進められることがないように管理しており、海洋環境保全を最重要課題としていま

す。しかし、国内外における海底資源開発の事例は少なく、環境モニタリング手法は未だ確立していません。

　今回ご紹介いたします「低頭型プラットホーム」は、海底資源開発時の環境影響を正確かつ効率的にモニタリ

ングすることを目的に開発され、現場海域において連続的に海洋環境データを計測することを特長としています。

海底資源開発と低頭型プラットホーム今回のテーマ

海底資源開発と環境保全

No.1 「希少生物の保全(植物)」 No.2 「非破壊探査技術－電磁波探査」　　　No.3 「二酸化炭素回収・貯留技術」 No.4 「開発事業と猛禽類保護」No.5 「生物多様性に配慮した緑化技術」 No.6 「リモートセンシング技術」No.7 「海水標準物質」 No.8 「新バイオ燃料資源の開発」No.9 「大気環境予測技術」 No.10 「ダム建設における基礎処理技術」No.11 「建築物の保全・改修技術」 No.12 「環境放射能分析」

No.13

（株）環境総合テクノスは、「環境」、｢土木｣、「建築」の事業分野からなる総合エンジニアリング企業です。これら3分野が連携し相乗効果を発揮することによって、調査・診断・分析・コンサルティングから計画・設計・施工・メンテナンスに至る全ステップにおいて、高品質で付加価値の高いサービスを一貫して提供します。

（ 本 店 ）

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（ 営 業 所 ）（ 事 業 所 ）（ 事 務 所 ）

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＜会社所在地＞ ＫＡＮＳＯテクノス技術の眼No.１3（201４.12.25発行）

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EnvironmentalEngineering

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The General EnvironmentalTechnos Co.,Ltd.

技術の眼バックナンバー（HPに掲載）

No.13

　当社では、従来型の係留系と海底設置型プラットホームの欠点を克服した「自動昇降装置付低頭型プラット

ホーム」を開発しました。開発したプラットホームは、下記の特長を有します。

①無人・自動観測（海底設置後は自動観測）ができます。

②大きさが2×2×2mと小さく、開発区域近傍に設置可能です。　

　→　従来型より高さが低いことから「低頭型」と名づけました。

③自動昇降装置付センサによる上方150mまでの鉛直観測が可能です。

④バッテリーを搭載しているので、陸上からの電源供給が不要です。

　→　観測間隔によって数ヶ月観測可能となります。

海底資源開発時の環境モニタリング手法

　低頭型プラットホームは、深海における海底資源開発時の環境モニタリングに活用し、お客さまからも高い評

価をいただいております。今後は、以下のような用途にも適用可能と考えています。

①沿岸域での自動観測

本装置はコンパクトであり、観測時以外はセンサ部が収納されていますので、航行船舶が多い海域など、係

留系を設置することが難しい海域での調査に適用可能です。

②海底近傍の自動観測

本装置は、海底における自動観測を長期間実施することが可能です。センサ部の鉛直データと合わせること

で、海底近傍に生活する希少生物の生態系解明に寄与する貴重なデータを取得することができます。

　自動昇降装置はセンサ部（各種センサを内蔵した浮力体）を150ｍ昇降できます。昇降の設定（頻度等）は事

前に船上で設定し、自動観測を行なうことができます。

　自動昇降装置に接続されたセンサ部は、温度・塩分だけでなく、海底資源開発時の環境影響で重要な濁度を

測るセンサを搭載しています。その他にもpH、メタン、多環式芳香族炭化水素等のセンサが搭載可能ですの

で、様々な海底資源開発に適用可能です。

　海底資源開発時の環境モニタリング

では、海底資源開発に伴い発生する「濁

り」等の影響を正確に把握する必要があ

ります。そのため、海底資源開発時の環

境モニタリングには、①時間的に連続し

た観測（連続時系列観測）、②影響範囲を

空間的に把握できる観測、などが求めら

れます。従来、連続時系列観測として、

「係留系観測」や「海底設置型プラット

ホーム」が採用されてきました。しかし、

係留系観測の場合、調査船から採鉱機へ

のケーブルと観測器のケーブルとが混

線して絡まる危険性があります。これを

防ぐためには、係留系を離して設置する

ことになり、開発場所近傍での観測がで

きず、「正確な環境影響評価が出来ない」

ことになります。

　海底設置型プラットホームは開発場所

近傍に設置することが可能ですが、上方

に拡散する成分を観測することが不可能

です。上方観測の手段として、昇降ウィン

チ機能を搭載したプラットホームが有効ですが、これまでの装置は大型で消費電力が大きいので陸上からの電

源供給が必要でした。日本周辺海域では、陸上から数百キロメートル離れているため海底ケーブルの敷設が難

しく、装置の省電力化および小型化が必要でした。

低頭型プラットホームの開発 低頭型プラットホームの応用

図-１　従来の観測手法

図-２　自動昇降装置付低頭型プラットホーム（左）と自動昇降稼動時の模式図（右）

温度・塩分・圧力センサ 流向・流速計

フレーム

浮力体

昇降センサ部

コントロールユニット

バッテリー

切離装置

設置用ジグ

昇降150m

海底設置型プラットホームの場合上方(濁り)の観測ができない

採鉱機 海底設置型プラットフォーム

濁りの発生

係留系の場合、採鉱機のケーブルと絡まるので近傍に設置できない

採鉱機

濁りの発生

係留系観測

昇降センサ部

濁り

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