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BLICKWINKEL

Biominig World

Über Tausende Jahre hinweg haben Bergmänner unbemerkt Unterstützung von winzigen Helfern erfahren  – den Mikroben. Seit der 
Entdeckung ihrer Rolle in der Erzaufbereitung Mitte des letzten Jahrhunderts setzten verschiedene Bergbauunternehmen alles daran, deren Dienste nutzbar zu machen. Zwar werden die meisten Metalle heutzutage noch immer mit konventionellen Verfahren gewonnen. Angesichts der immer knapper werdenden Primärressourcen erleben wir gerade jedoch den Anbruch eines neuen Zeitalters: die Biologisierung des Bergbaus (Biomining oder Green Mining). Die europäischen Projekte Ecometals und Biomore sollen nun Antworten auf einige der drängendsten Fragen geben.

Worum geht es beim Biomining eigentlich? Handelt es sich tatsächlich um einen nachhaltigen Ansatz für eines der ältesten Gewerbe der Welt? Oder ist es doch nur business as usual in neuem Gewand? Die momentan am weitesten verbreitete Variation des Themas ist unter dem Begriff Biolaugung oder auch Bioleaching bekannt. Dabei werden im Erz enthaltene Zielmetalle mittels eines biologischen Verfahrens löslich gemacht. Bis zu 15 % des weltweit abgebauten Kupfers werden zum Beispiel auf diese Art gewonnen. Bei der Förderung von Gold, der zweitwichtigsten Biomining-Branche (5 % des Gesamtvolumens werden mit biotechnologischen Bergbauverfahren gewonnen), sprechen Experten hingegen von „Biooxidation“. Hier werden Mikroorganismen eingesetzt, um Minerale zu entfernen, von denen die Zielmetalle umlagert werden. Nach der biologischen Vorbehandlung wird das Gold dann chemisch extrahiert.

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Bergbau kann  ein ganz schön schmutziges Geschäft sein

Biologische Bergbauverfahren erfreuen sich immer größerer Beliebtheit, da die Bio- laugung im Vergleich zu pyrometallurgischen Ansätzen weniger energieintensiv ist und fast keine Schadstoffe (wie Schwefeldioxid) oder Treibhausgase (wie Kohlendioxid) freisetzt. So zum Beispiel auch bei Mondo Minerals in der Talkverarbeitung am Standort Vuonos im Osten Finnlands. Letztes Jahr hat der niederländische Talkproduzent dort eine Anlage in Betrieb genommen, die es erlaubt, Nickel und Kobalt aus einem Nebenprodukt der Talkproduktion zu extrahieren. Die technische Konzeption der Anlage stammt aus Südafrika vom staatseigenen Council for Mineral Technology (Mintek) und sieht die Produktion eines bakteriellen Inokulums vor. Bei Mintek geht man davon aus, dass zehn Kubikmeter dieser Lösung benötigt werden, wenn das Werk unter Volllast fährt.

Interessierte Beobachter werden die Entwicklungen in Vuonos aufmerksam verfolgen, da ein anderes Vorzeigeprojekt der Biomining-Branche erst vor Kurzem gescheitert ist. Ende Mai hat die finnische Regierung bekannt gegeben, dass die von Talvivaara in Sotkamo betriebene Nickelmine unwiderruflich geschlossen wird. Der dortige Tagebaubetrieb wurde aus ökologischer Sicht zu einem wahrhaftigen Alptraum. Der Nickel-, Zink-, Kupfer- und Kobalttagebau wurde im Jahr 2008 aufgenommen, das Verfahren der Wahl war die sogenannte Haufenlaugung. Hierbei wird das aus dem Boden gesprengte Erz fein gemahlen und anschließend bis zu einer Höhe von zehn Metern aufgeschüttet. Die so entstandenen Haufen werden belüftet, um die Mikroben mit ausreichend Sauerstoff und Kohlendioxid zu versorgen. Zu Beginn hatte man bei der Haufenlaugung noch auf natürlich vorkommende Mikroorganismen gesetzt, mit der Zeit wurde jedoch immer häufiger eine Beimpfung mit ausgewählten Bakterien vorgenommen. Das schwerwiegendste Problem für die Umwelt war das mit Schwefelsäure belastete Abwasser, das nur durch einen speziellen Klärungsprozess wiederaufbereitet werden konnte. Als jedoch bekannt wurde, dass mehrfach unkontrolliert Abwasser aus dem Werk entweichen konnte und es dadurch zu einer Versauerung nahegelegener Seen gekommen war, bedeutete das den Anfang vom Ende für Talvivaara. Aber es sollte noch schlimmer kommen. Untersuchungen haben ergeben, dass die Werksleitung schon seit 2009 Kenntnis von den Problemen hatte, jedoch nichts unternahm. Die Führungsebene wurde letztes Jahr aufgrund eines Verbrechens gegen die Umwelt in einem schweren Fall mit einer Geldstrafe belegt. Angesichts der rechtlichen wie ökologischen Schwierigkeiten musste der Betreiber der Mine, Talvivaara Sotkamo, nach der Bekanntgabe beträchtlicher finanzieller Verluste im Herbst 2014 Insolvenz anmelden. Nur wenig später übernahm der Staat das Ruder, für eine Kehrtwende war es jedoch zu spät. Laut Experten belaufen sich die Kosten der endgültigen Schließung auf geschätzte 300 Millionen Euro.

Aus dem Fiasko um Talvivaara wurden im Nachhinein die entsprechenden Lehren gezogen. Eine davon lautet, den Schwefelsäuregehalt des Abwassers durch die Entwicklung neuer Laugungsverfahren zu reduzieren. „Der entscheidende Punkt ist, mit der Unterstützung von Bakterien bei nahezu Umgebungstemperatur zu arbeiten, was einen massiven Einsatz von Chemikalien überflüssig macht“, erklärt Françoise Bodénan, die beim französischen Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) für das Ecometals-Projekt verantwortlich zeichnet. Und sie fügt hinzu: „Die anvisierten Pilotprojekte von Ecometals werden Anfang 2017 an den Start gehen.“ Sie werden somit einen Beitrag zur Validierung der Hypothesen hinsichtlich der Biolaugung mit unkonventionellen Ressourcen zur Gewinnung von Kupfer und anderen bedeutenden Metallen leisten.

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Ecometals – Aufbruch in eine neue Dimension

Das deutsch-französische Gemeinschafts- projekt Ecometals ist von strategischem Interesse für beide Staaten. Die zehn deutschen Partner erhalten daher eine Förderung von 4,2 Millionen Euro vom Bun- desministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die sechs französischen Partner werden mit einer Million Euro von der Agence Nationale de la Recherche (ANR) unterstützt. Dank der vertraglich festgeschriebenen Kofinanzierung durch die am Projekt beteiligten industriellen Mitglieder des Konsortiums steht ein Gesamtbudget von 7,5 Millionen Euro zur Verfügung. Ecometals konzentriert sich hauptsächlich auf die Forschung im Bereich Kupfer und auf die mit ihm zusammen im Kupferschiefer vorkommenden Metalle. Der geografische Schwerpunkt dieser Vorkommen liegt in Mitteleuropa und dort vornehmlich in Polen. In Europa sind die meisten leicht abbaubaren Primärkupferressourcen mit einem hohen oder auch nur mittleren Gehalt dieser Metalle bereits vollständig ausgebeutet. Übrig bleiben Erze geringer Güte, komplexe Erze sowie der für eine kommerzielle Verhüttung uninteressante Abraum. Sabine Kutschke vom Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF), Ecometals-Projektleiterin auf der deutschen Seite, ist überzeugt, dass biologische Bergbauverfahren die besten Möglichkeiten zur wirtschaftlichen Ausbeutung dieser Ressourcen bereithalten: „Aufgrund ihrer gänzlich anderen Mineralmatrix müssen jedoch neue und effiziente Verfahren entwickelt werden. Die Biolaugung stellt hier eine zuverlässige und vielversprechende Option dar.“

Das Ecometals-Netzwerk umfasst 17 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Frankreich und Polen. Derzeit müssen die meisten Schlüsselmetalle in allen drei Ländern importiert werden – daher liegt es im wirtschaftlichen Interesse aller Akteure, hier eine nachhaltige Versorgung sicherzustellen. Ein Element, für das eine besonders hohe Nachfrage besteht, ist das Übergangsmetall Kupfer. Dank seiner ausgezeichneten Strom- und Wärmeleitfähigkeit ist Kupfer der Werkstoff der Wahl für Stromkabel sowie Kühlkörper in elektrischen Geräten, deren Aufgabe es ist, thermische Energie abzubauen. In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach Kupfer in atemberaubende Höhen geschnellt. Die weltweite Kupferproduktion ist zwischen 1980 und 2013 sprunghaft angestiegen und hat sich von ungefähr acht auf über 18 Millionen Tonnen mehr als verdoppelt. Ungeachtet der Tatsache, dass ein beträchtlicher Teil des verarbeiteten Kupfers mittlerweile aus Recyclingprogrammen stammt (USA 33 %, EU 45 %), hat die hohe Nachfrage zu vermehrten Diebstählen geführt, bis hin zu Bahn- und S-Bahn-Oberleitungen. 

Da die Suche nach Ersatzlösungen unter Verwendung häufiger vorkommender Elementen noch in vollem Gange ist, bleiben vorerst effizientere Kupferrecycling- und Kupferabbautechnologien im Zentrum des Interesses. Nach dem Start im Januar 2014 wird das Ecometals-Projekt, sofern alles nach Plan verläuft, Mitte 2017 seine Ergebnisse veröffentlichen. Das Konsortium konzentriert sich auf drei Spannungsfelder, die eine effizientere Ausbeutung von Erzvorkommen geringerer Güte oder Abraum momentan noch verhindern.

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1. Ungefähr 5 % der weltweit erzeugten Energie werden allein dafür benötigt, um geförderte Erzkörper aufzubrechen; erklärtes Ziel der Mitglieder ist es, die thermische und chemische Vorbehandlung zu verbessern.

2. Die Partner im Ecometals-Projekt arbeiten an Lösungen, um die Biolaugung ökoeffizienter, günstiger und weniger energieintensiv zu gestalten. Chalkopyrit – das Eisensulfatmineral mit dem höchsten noch unausgebeuteten Kupfergehalt – wird hierbei eine Schlüsselrolle spi

BIOCOM AG

www.biocom.de
Martin Laqua

Dr. Martin Laqua

Dr. Martin Laqua studierte von 1999 bis 2005 an der Technischen Universität Dresden Biologie und promovierte 2011 an der Freien Universität Berlin. Seitdem arbeitet er als Wirtschafts- und Wissenschaftsredakteur bei der BIOCOM AG in Berlin. Er schreibt unter anderem für die Fachzeitschriften European Biotechnology, medtech-zwo.de und |transkript.

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