Nachhaltige Rohstoffgewinnung für strategische Metalle: Projekt zum Bergbau der Zukunft
Rohstoffpolitische Herausforderungen erfordern neue Lösungen
Der EU-Report für strategische Elemente prognostiziert für die Technologiemetalle Indium und Germanium bis 2030 die zweit- bzw. drittgrößte Nachfragesteigerung. Daneben sind zahlreiche metallische Rohstoffe wie etwa Kupfer, Kobalt, Nickel, Lithium sowie Seltene Erden in ihrem Vorkommen endlich. Sie werden für viele Zukunftstechnologien, darunter auch die Elektromobilität, benötigt.
Eine weitere Herausforderung ist, dass Primärrohstoffe meist nur in wenigen Ländern vorkommen, damit weltweit ungleichmäßig verteilt und schlecht zugänglich sind. Darüber hinaus ziehen bergbauliche Aktivitäten massive negative Umweltauswirkungen nach sich und werden somit nur schwer akzeptiert. Grund genug, umweltfreundliche und alternative Gewinnungsmethoden zur Rohstoffsicherung zu etablieren.
Mit Membrantechnik nachhaltig unter Tage Rohstoffe gewinnen
Der Projektpartner, das Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik der TU Bergakademie Freiberg hat ein Verfahren entwickelt, das einen Beitrag zur umweltfreundlichen und nachhaltigen Gewinnung von strategischen Metallen wie Indium und Germanium leistet.
Das nachhaltige und energieeffiziente Rohstoffgewinnungsverfahren kombiniert einen hybriden Membrantrennprozess mit mikrobiologischer Laugung. Es wird direkt unter Tage im Forschungsbergwerk, also in-situ, angewendet.
Das mikroinvasive Gewinnungsverfahren beginnt mit einer direkt in den Erzgang führenden Laugungsstrecke. Dort werden mittels der im Bergwerk natürlich vorkommenden Mikroorganismen Metall-Ionen aus dem Erz herausgelöst. Daraus entsteht eine metallreiche Lösung, welche der in 142 Meter Tiefe aufgestellten Membrananlage zugeführt wird. Die Anlage trennt schließlich die Mikroorganismen und führt diese gemäß einer Kreislaufwirtschaft wieder dem Laugungsprozess zu. Daneben sorgt die Membrananlage auch für die selektive Aufteilung und Aufkonzentrierung der gewünschten Ionen. Ziel dieses Prozesses ist es, aus einem Multikomponenten Gemisch Indium und Germanium anzureichern.
Diese beiden strategischen Metalle sind notwendig für Hightech-Produkte wie Flachbildschirme, Touchscreens, Navigationssysteme, Glasfasertechnologie, Computerchips, Photovoltaikanlagen und Gleitlager von Automobilen.
Zukünftig soll das Verfahren auch bei der nachhaltigen Rohstoffgewinnung weiterer Elemente wie etwa Kobalt in anderen Lagerstätten zur Anwendung kommen.
Mikroinvasiver Rohstoffabbau als nachhaltige, umweltschonende Alternative
Die neu entwickelte Technologie des mikroinvasiven Abbaus zielt darauf ab, die negativen Folgeerscheinungen des konventionellen Bergbaus und der folgenden Aufbereitungsschritte zu verhindern beziehungsweise auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Methode kommt ganz ohne den Einsatz von Schwermaschinen aus. Sie kann auch für die Gewinnung von Erzen mit sehr geringem Metallgehalt und Sekundärrohstoffen angewandt werden sowie an verschiedenen (Alt-)Bergbau-Standorten mit Nutzung der bestehenden Infrastruktur. Das Verfahren ist umweltschonend und verspricht keinerlei Landschaftsschäden. Es ist ressourcenschonend, da es im Sinne der Kreislaufwirtschaft funktioniert. Das gestaltet unsere Umwelt lebenswerter. „Das ist ein Projekt, das eine neue umweltschonende Technologie zur Gewinnung von wichtigen Ressourcen entwickelt. Das entspricht genau unserem Ansatz von Greenovation“, sagt Dr. Rüdiger Recknagel, Geschäftsführer der Audi Stiftung für Umwelt. Es stärkt die Importunabhängigkeit und erhöht damit die Versorgungssicherheit.
Labor- und Praxistest im Forschungsbergwerk beweisen: Das Verfahren ist effizient.
Bei den Tests im Forschungsbergwerk in 147 Meter Tiefe waren mitunter die Zusammensetzung der Bakterienlösung, die Anreicherung mit den Zielelementen, die verwendeten Prozessparameter und die Ausbeute an Zielelementen wichtige Kenngrößen. Durch die Anpassung von Druck, Strömungsgeschwindigkeit und Reinigungsprozessen konnte die Trennleistung bei Germanium um 20 Prozent im Vergleich zu den Tests im Labor gesteigert werden. Das Verfahren soll zukünftig auch bei der nachhaltigen Rohstoffgewinnung weiterer Elemente wie etwa Kobalt in anderen Lagerstätten angewandt werden. Daher sucht die TU Bergakademie Freiberg nach geeigneten Partnern zur Anwendung an anderen Standorten. Langfristiges Ziel ist der weltweite Einsatz der minimalinvasiven Technologie.
