Dit artikel is afkomstig van Hakai Magazine, een online publicatie over wetenschap en maatschappij in kustecosystemen. Lees meer van dit soort verhalen op hakaimagazine.com.
Wanneer zware regenval Nieuw-Caledonië treft, worden de rivieren rood.
Nieuw-Caledonië ligt ongeveer 1200 kilometer ten oosten van Australië en heeft een van de meest uitgebreide koraalrifecosystemen ter wereld, en ongeveer 10 procent van het nikkel in de wereld. Meer dan een eeuw van stripmijnen en ontbossing op het Franse Pacifische grondgebied heeft een aantal van de hoogste niveaus van bodemerosie ter wereld gecreëerd. De regenwoudbedekking is teruggebracht van 70 procent naar 20 procent, en als het regent, lopen water en aarde ongehinderd van de heuvels in rivieren en de zee, met nikkel en andere giftige metalen.
Uiteindelijk komen deze metalen - voornamelijk nikkel, kobalt, ijzer en chroom - in de voedselketen terecht. Oesters die in de buurt van rivieren leven die langs mijnbouwlocaties lopen, bevatten 20 keer meer nikkel dan die in de buurt van andere rivieren. Paling nabij de kust heeft hogere concentraties nikkel en andere metalen dan die verder naar zee.
"De gevolgen van dit soort vervuiling zijn rampzalig", zegt Peggy Gunkel-Grillon, een milieu-chemicus van de Universiteit van Nieuw-Caledonië. De giftige metalen bewegen omhoog in de voedselketen en hopen zich op in toproofdieren, zegt ze.
Maar het bewijs over de toxicologische effecten van nikkel op zeedieren en mensen is beperkt. "In Nieuw-Caledonië beginnen we de impact van metalen op het milieu te bestuderen - dit is een nieuw onderwerp voor de overheid en wetenschappers", zegt Yannick Dominique, een ecotoxicoloog bij het Nieuw-Caledonische adviesbureau Bioeko. Dominique maakt deel uit van een nieuw overheidsproject dat niveaus en bronnen van metaalblootstelling bij mensen in Nieuw-Caledonië onderzoekt.
Bij mensen heeft onderzoek de blootstelling aan nikkel - vaak door het roken van sigaretten of de industrie - gekoppeld aan een verhoogde prevalentie van diabetes type 2, en de Wereldgezondheidsorganisatie classificeert puur nikkel als kankerverwekkend. Er is echter weinig bekend over het effect van het consumeren van water en voedingsmiddelen die veel nikkel bevatten.
Gunkel-Grillon en haar collega's dachten aan de dreiging van nikkelafvoer en vroegen zich af of er iets kon worden gedaan.
In de maritieme industrie worden kunstmatige rotsachtige formaties gemaakt rond structuren zoals windturbines en offshore olieplatforms om ze te beschermen tegen erosie. Deze barrières worden gemaakt van op calcium gebaseerde materialen in het zeewater die worden aangetrokken door en zich opbouwen rond elektrisch geladen metalen structuren. De onderzoekers vroegen zich af of dit proces een stap verder kon worden gebracht. Dat wil zeggen, als elektrisch geladen metalen op calcium gebaseerde materialen kunnen aantrekken, kunnen op calcium gebaseerde formaties zware metalen verontreinigende stoffen aantrekken?
In laboratoriumexperimenten werkt Gunkel-Grillon samen met Marc Jeannin, een ingenieur van de Franse Université de La Rochelle, om een methode te ontwikkelen om nikkel te extraheren uit het zeewater uit Nieuw-Caledonië.
Door gegalvaniseerd staal in zeewater te plaatsen en het op te laden met een zwakke elektrische stroom, hebben de onderzoekers aangetoond dat ze metaalionen uit de oplossing kunnen trekken en ze kunnen opsluiten in verkalkte afzettingen die op de staalelektrode groeien.
In laboratoriumexperimenten konden onderzoekers nikkel uit een oplossing halen. (Foto door Charlotte Carré) In een proof-of-concept laboratoriumtest dompelden de wetenschappers kleine stukjes geëlektrificeerd staal in zeewater met nikkel erin. Na zeven dagen ontdekten ze dat tot 24 procent van het aan het water toegevoegde nikkel was gevangen.
Maar de echte uitdaging, zegt Gunkel-Grillon, is om te zien of hun techniek zich vertaalt naar echte omstandigheden. Deze volgende stap is al aan de gang in een Nieuw-Caledonische lagune. Eind maart plaatsten de wetenschappers een grootschaliger experiment in Numbo Bay, de industriële zone van de hoofdstad Nouméa.
Als deze experimenten werken, zien de wetenschappers een nog grotere, permanente structuur van gegalvaniseerde elektroden die verticaal in het water zitten.
"Door ons apparaat in de monding van rivieren, afvalwater, havens of andere plaatsen waar dergelijke vervuiling kan optreden, te plaatsen, kunnen we de verontreiniging van opgelost nikkel beperken", zegt Gunkel-Grillon.
Het lokale elektriciteitsnet voedt het Nieuw-Caledonische experiment, maar het zou in de toekomst mogelijk moeten zijn om een dergelijke opstelling met windturbines of zonnepanelen te laten draaien.
Metaalverontreiniging in het mariene milieu is een probleem over de hele wereld en deze oplossing is veelbelovend. Het team heeft de techniek ook gebruikt om lood in de val te lokken, en Jeannin zegt dat hij geen reden ziet waarom het niet kan werken voor andere metalen elementen.
"Oudere havens kunnen een vrij hoog niveau aan verontreinigingen zoals metalen en zware metalen in hun sedimenten hebben", zegt Philippe Andréani, CEO van Géocorail, een bedrijf dat kunstmatige mariene structuren ontwikkelt voor bescherming tegen erosie. “Het komt van de antifoulingverven die in het verleden op de rompen werden gebruikt en van andere bronnen. Havens zijn niet erg diep, dus turbulentie veroorzaakt door scheepsschroeven neigt ertoe de sedimenten op te heffen en hun verontreinigende stoffen vrij te geven. ”
Géocorail heeft een andere versie van een metaalvangelektrode gepatenteerd, die in een aantal Franse havens wordt getest.
Tegen volgend voorjaar zullen de resultaten van de Nieuw-Caledonische veldtest binnen zijn en de wetenschappers moeten weten of deze techniek kan helpen met giftige metaalvervuiling.
"Wanneer we de afzettingen uit het zeewater verkrijgen, kunnen we controleren welke metalen elementen zijn gevangen, inclusief alle metaalverontreinigende stoffen die aanwezig zijn in de lagune van Nieuw-Caledonië, " zegt Jeannin.
Verwante verhalen van Hakai Magazine:
- Vishelmen redden levens niet
- Het bijhouden van diepzeemijnbouw
- Door land omgeven eilandbewoners
