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Kupfer, Kobalt, Nickel, Seltene Erden-Elemente, aber auch Kokskohle stehen auf der 34 Positionen umfassenden Liste der EU für kritische Rohstoffe, die insbesondere für die zahlreichen Transformationen der europäischen und nicht zuletzt auch der Wirtschaft hierzulande notwendig sind. Aus der Sicht europäischer Produzenten ist dabei besonders besorgniserregend, dass viele der kritischen Rohstoffe in weit entfernten Weltgegenden wie Südamerika, Australien und China produziert werden. Insbesondere China spielt eine dominierende Rolle, denn die Weltwirtschaft ist allein bei Antimon, Wismut, Magnesium, Phosphor, Scandium, Titan und den Seltenen Erden vollständig und bei vielen anderen Rohstoffen zu erheblichen Teilen von diesem Land abhängig …

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Mit freundlichem Glückauf
Andreas-Peter Sitte
Chefredakteur Mining Report Glückauf, Essen

AUSGABE 06/2024 // SCHWERPUNKT: Rohstoffe für die Energiewende

Lösungskonzepte zu bergbaulichen und geomechanischen Herausforderungen für den langzeitsicheren Verschluss des Schachts Saale der Grube Teutschenthal

Historische Aufnahme des Schachts Saale. Quelle: SBN

Das ehemalige Kalibergwerk Teutschenthal mit den Grubenfeldern Teutschenthal, Angersdorf und Salzmünde wird derzeit durch die GTS Grube Teutschenthal Sicherungs GmbH & Co. KG (GTS) als Versatzbergwerk betrieben. Gemäß der Verordnung über den Versatz von Abfällen unter Tage (VersatzV, 2002) sind die an das Grubenfeld angeschlossenen vier Schächte als Durchörterung der geologischen Barrieren mit Abschluss der Betriebsphase durch Abschlussbauwerke nach dem Stand der Technik langzeitsicher zu verschließen. Dabei sind der Zutritt von Grund- und Oberflächenwässern in das Grubengebäude über die Schachtröhre und gleichzeitig der Austritt schadstoffbelasteter Lösungen aus dem Grubengebäude in die Biosphäre zu verhindern. Als erster Schacht der Bergwerksanlage wird aktuell der Schacht Saale langzeitsicher verwahrt …

Autoren: Dipl.-Ing. Dany Bodenstab, Geschäftsführer, Alexander Proske M.Sc., Bauleiter, Schachtbau Nordhausen GmbH (SBN), Nordhausen

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Bochumer Unternehmen ECOSOIL sichert Doppelschacht­anlage auf der ehemaligen Steinkohlenzeche Vondern – mit erfahrenem Team und der Sicherungsvariante „Einbau eines kohäsiven Füllsäulenabschnitts“

ECOSOIL ist Mitglied im Deutschen Brownfield Verband (DEBV) und ist mehrfach für das beste ökologische bzw. besonders nachhaltige Bauprojekt mit dem Brownfield24 Award ausgezeichnet worden. Quelle: ECOSOIL

Die ECOSOIL Nord-West GmbH, Bochum, führt eine Schachtsanierung mittels kohäsiver Teilfüllsäule inklusive Rückbau und Wiederverfüllung der Doppelschachtanlage „Vondern 1 und 2“ nebst Wetterkanal im Auftrag des Stahlbereichs von thyssenkrupp aus. Die Anlage gehört zur ehemaligen Zeche Vondern (Steinkohlenbergwerk von 1902 bis 1932) und liegt in einem Landschaftsschutzgebiet zwischen der Autobahn A42 und dem Emscherverlauf. Das Verfahren ist gemäß Leitfaden der Bezirksregierung für das Verwahren von Tagesschächten und Langzeitsicherung ehemaliger Schächte abgestimmt.

Autor: Michael Breemann, Bauleiter Schachtkopfsicherung, ECOSOIL Nord-West GmbH, Bochum

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Wissenschaftskommunikation im Bereich Bergbau: Eine Fallstudie am Beispiel der Stiftung „Forum Bergbau und Wasser“

Sankey-Diagramm Kommunikationsformate der Stiftung (links) und Zielgruppen (rechts). Quelle: Mugova

Diese Studie beschreibt Möglichkeiten der Wissenschaftskommunikation am Beispiel der Stiftung „Forum Bergbau und Wasser“, die sich mit der Grubenflutung nach Einstellung des deutschen Steinkohlenbergbaus befasst. Seit ihrer Gründung im Jahr 2017 hat die Stiftung verschiedene Kommunikationsformate genutzt, um ihre Forschungsergebnisse zu verbreiten und unterschiedliche Zielgruppen anzusprechen. Sämtliche Kommunikationsmaßnahmen zielten darauf ab, technologische, ökologische und soziale Aspekte von Grubenflutungen verständlich zu machen und den Dialog zwischen Wissenschaft, Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern. Wie die Ergebnisse zeigen, hat die Stiftung mit den eingesetzten Kommunikationsformaten viele Interessengruppen erreicht und …

Autoren: Elke Mugova M. Sc., Lehrstuhl Hydrogeologie/Hydrochemie, Technische Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF), Freiberg, Prof. Dr. habil. Christian Wolkersdorfer, Private Bag X680, South African Research Chair for Acid Mine Drainage Treatment, Tshwane University of Technology (TUT), Pretoria/South Africa

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Rohstoffe für die Transformationen sichern

Aspekte der Transformationen. Quelle: VRB

Vor dem Hintergrund diverser und sich überlagernder Transformationen in Deutschland wie der Energiewende, Elektromobilität, Digitalisierung, Klimawende und der grünen Transformation insgesamt ist der gesicherte Zugang zu High-Tech-Rohstoffen von zentraler Bedeutung. Zudem gilt es, die Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie zu erhalten und die Infrastruktur für die Zukunft zu ertüchtigen. In den kommenden Jahrzehnten werden dafür der Umbau der Infrastruktur im Gleichschritt mit dem Ausbau der Energieerzeugungskapazitäten, dem Leitungs- und Netzausbau, den Ladeinfrastrukturen, Speicher-, Glasfaser- und Wasserstoffnetzausbau erforderlich. Bis zum Jahr 2045 sollen Primärenergie und Elektrizität fast vollständig aus erneuerbaren Energien generiert und die Treibhausgasneutralität erreicht werden. Kohle- und Erdgaskraftwerke sollen bis dahin …

Autoren: Dr.-Ing. Martin Wedig, Geschäftsführer, Vereinigung Rohstoffe und Bergbau e.V. (VRB), Berlin

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Rohstoffabkommen Deutschland – Mongolei: Herausforderungen bei der Versorgung der Bundes­republik Deutschland mit kritischen Rohstoffen

Intermodale Verbindung mit Deutschland. Quelle: Port Hamburg (2023): www.hafen-hamburg.de/en/special/chinaspecial/

Die Mongolei hat eine Schlüsselposition im globalen Bergbaubereich eingenommen. Das Land zählt zu den zehn rohstoffreichsten der Erde. So befinden sich im Süden des mit insgesamt rd. 3,4 Mio. Einwohnern nur sehr dünn besiedelten Landes, in der Wüste Gobi gigantische Lagerstätten von Kupfer, Silber, Gold, Kohle, Flussspat und anderen Rohstoffen, die zu den größten der Welt zählen. Besonders wegen der integralen Rolle bei der Gewinnung kritischer Rohstoffe hat die Mongolei international Aufmerksamkeit erregt. Die Geologie der Mongolei, die sich durch vielfältige mineralienreiche Schichten aus dem Präkambrium bis zum Quartär auszeichnet, bildet die Grundlage für das Bergbaupotential des Landes. Vor allem verfügt das Land über eine Fülle von Seltene Erden-Elementen (REE), die für Spitzentechnologien und die Energiewende unerlässlich sind. Dieser Bericht analysiert die geologischen Formationen, die dem Ressourcenreichtum der Mongolei zugrunde liegen …

Autor: Prof. Dr.-Ing. Thomas Hollenberg, Dr. Hollenberg Consulting GmbH (DHC), Oberhausen

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Terechrecht – eine bekannte mauretanische Lagerstätte für Seltene Erden wird wiederentdeckt

Perspektivische Skizze mit Angabe der Bohrlochstandorte und -ausrichtungen im Gebiet Guelb Zellagua; 50 m Koordinatengitter (blau); Hüllengrenze (schwarz); farblich gekennzeichnete TREO-Sorten gemäß Legende oben rechts. Die obere Hüllengrenze wurde auf die berechnete Topographie gesetzt (transparent). Quelle: Preliminary Techno-Economical Evaluation of a SE Deposit in Mauritania, Dorfner ANZAPLAN, Hirschau, 25.09.2015.

Die Islamische Republik Mauretanien ist reich an Rohstoffen. Im industriellen, modernen Maßstab werden Gold, Eisenerz und Kupfer abgebaut. Es werden auch Erdöl und Erdgas gefördert. Der artisanale Bergbau erfolgt auf Gold, Steinsalz oder Gips. Neben anderen Rohstoffen werden auch der mauretanische Teil der bereits im Senegal genutzten Phosphatlagerstätte und die Seltenerdlagerstätte Terechrecht südöstlich von Akjoujt erkundet. Mauretanien ist der zweitgrößte Rohstoffproduzent Afrikas. Der Beitrag basiert auf dem Vortrag des Verfassers im Rahmen des GDMB-Seminars „Rare Earth 2024“ vom 20. bis 21. März 2024 in Clausthal-Zellerfeld. Er wird veröffentlicht zum Gedenken an Lemrabott Mohamed El Moctar, Initiator und Investor, Nouakchott, verstorben im Jahr 2022.

Autor: Dipl.-Ing. Thomas Neu, pro G.E.O. Ingenieurgesellschaft mbH, Saarbrücken

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Kupfer für die Energietransition

Wachsende Bedarfe für Kupfer aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung aller Sektoren. Quelle: Schipper, B. W.; Lin, H.-C.; Meloni, M. A.; Wansleeben, K.; Heijungs, R.; van der Voet, E. (2018): Estimating global copper demand until 2100 with regression and stock dynamics. In: Resources, Conservation and Recycling, Vol. 132, May 2018, pp 28 – 36.

Die Energieversorgung der Welt wandelt sich – von der direkten Nutzung energetischer Rohstoffe zur Erzeugung von Strom hin zu den sogenannten erneuerbaren Energien. Darüber hinaus erfordern der Ausbau der E-Mobilität und gesteigerte Bedarfe für die Informationstechnologie zusätzliche Netz- und Erzeugerkapazitäten. Eine zentrale Rolle spielt dabei Kupfer, das für alle Anlagen und Netze der Stromversorgung erforderlich ist. Die schnell steigenden Bedarfe nach Kupfer führen schon heute zu deutlichen Preissprüngen und erfordern eine deutliche Ausweitung der Kupfererzgewinnung. Einen wesentlichen Beitrag zur Versorgungssicherheit kann die Gewinnung von Kupfererz aus Massivsulfidvorkommen in der Tiefsee leisten. Die dafür notwendige Technik befindet sich in der Entwicklung. Eine langfristige Strategie für die Erschließung dieser Ressourcen im deutschen Lizenzgebiet im Indischen Ozean …

Autoren: Dr. Matthias Semel, Bauer Maschinen GmbH, Pfaffenhofen, Dipl.-Ing. Leonard Weixler, SMS GmbH und Bauer Maschinen GmbH, Schrobenhausen, Prof. Dr. Martin Sobczyk, TU Berg­akademie Freiberg, Freiberg

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IEA-Empfehlungen für „Just Transitions“ im Kohlesektor

Beschäftigte im Energiesektor weltweit 2022 und 2030 (IEA-Szenario). Quelle: IEA 2024

Die Internationale Energie-Agentur (IEA) hat im Frühjahr 2024 einen neuen Spezialbericht zum internationalen Kohlesektor vorgelegt. Dieser wendet sich an die Weltgemeinschaft. Die fundierten Empfehlungen der IEA erlauben aber ebenso energiepolitische Rückschlüsse für den in Deutschland beschlossenen, geplanten und gestarteten Ausstieg aus der Kohleverstromung. Dieser ist keineswegs alternativlos. Zwar befasst sich die IEA auch damit, wie man die Stilllegung von Kohlekraftwerken beschleunigen kann und wie sachgerecht damit umzugehen ist. Doch diese Empfehlungen zielen keineswegs auf den totalen Kohleausstieg, sondern primär auf die beschleunigte Reduzierung von „unabated coal“, d. h. auf die Kohlenutzung ohne Maßnahmen zur Emissionsminderung. Gleichzeitig werden pragmatische Strategien für eine klimafreundliche Kohleverstromung thematisiert. Dies wäre in Deutschland genauso wie in vielen anderen Ländern möglich. Die IEA betont zugleich die Notwendigkeit …

Autor: Prof. Dr. rer. oec. Kai van de Loo, Forschungszentrum Nachbergbau (FZN), Technische Hochschule Georg Agricola (THGA), Bochum

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Re-Mining mit Grubenwässern – eine erste Abschätzung

Prinzipskizze des Fällungsreaktors für schwach mineralisierte Grubenwässer (Typ 1) und der ­einsatzbereite Prototyp (rechts). Source: FZN

Im Rahmen des 2022 gestarteten Forschungsprojekts IAW33 „Innovative Aufbereitungstechnologien und ihr Potential zur Wertstoffgewinnung aus Grubenwässern, Fällungsprodukten und Aufbereitungsrückständen an Ruhr, Saar und Ibbenbüren mit besonderer Berücksichtigung kritischer Metallressourcen.“ am Forschungszentrum Nachbergbau (FZN) der Technischen Hochschule Georg Agricola (THGA) in Bochum sollen die Möglichkeiten der Gewinnung kritischer und wertvoller Rohstoffe aus Grubenwässern und deren Fällungsprodukten analysiert werden. Dafür wurden Fällungsreaktoren mit einem Volumen von 500 bis 1.000 l entwickelt und gebaut, in denen das im Grubenwasser gelöste Eisen und andere Metalle durch Fällungsreaktionen …

Autoren: Dr. rer. nat. Bastian Reker, wissenschaftlicher Mitarbeiter, Dr.-Ing. Sebastian Westermann, Leiter Forschungsschwerpunkt „Ewigkeitsaufgaben und Grubenwassermanagement“, Prof. Dr.-Ing. Peter Goerke-Mallet, Senior Consultant, Prof. Dr. rer. nat. Christian Melchers, Vizepräsident, Forschungszentrum Nachbergbau (FZN), Technische Hochschule Georg Agricola (THGA), Bochum

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Tailings – Umweltrisiken oder zukünftige Ressourcen kritischer Rohstoffe?

A: Lage der Huancavelica Region mit dem früheren Caudalosa Abbau in Peru (geändert nach Mapas del Mundo. Online available at https://www.mapas-del-mundo.net). B: Gebrochener Tailings-Damm nach dem Ereignis (geändert nach Cacciuttolo, C.; Cano, D. (2022): Environmental impact assessment of mine tailings spill considering metallurgical processes of gold and copper mining: case studies in the Andean countries of Chile and Peru. In: Water (14), 3057.). C: Entwässerungs­system des Escalera Flusses bis zur Mündung in den Mantaro Fluss (geändert nach Google Earth).

Die moderne Gesellschaft ist auf den stetigen Abbau mineralischer Rohstoffe angewiesen, da diese die Grundlage für den technologischen Fortschritt und die hohen Lebensstandards bilden. Bergbauprodukte sind essentiell für unterschiedlichste Technologien, wohingegen bergbauliche Abfälle, in Form von Tailings, mitunter ein beträchtliches Umweltrisiko darstellen. Dieser Beitrag ergründet den zweischneidigen Charakter von Tailings und zeigt dabei die von diesen ausgehenden, negativen Umwelteinwirkungen sowie eine mögliche Ausbeutung von in diesen noch enthaltenen Wertstoffen auf. Fallbeispiele aus Peru und Chile verdeutlichen die Folgen von Tailings-Dammbrüchen auf die Ökosysteme …

Autoren: Abiel Menghisteab Ghebreigziabiher M.Sc., Dr. rer. nat. Stephanie Lohmeier, Institut für Bergbau, Technische Universität Clausthal, Clausthal-Zellerfeld

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Das IMMERSE-Projekt: Virtuelle Exkursionen zu kritischen Rohstoffen für die Energiewende

3D-Modell des Bauxitbergwerks Gánt, erstellt auf der Grundlage von Drohnenaufnahmen. Quelle: RWTH

Kritische Rohstoffe (CRMs) spielen eine zentrale Rolle bei der Energiewende und der Verwirklichung des Europäischen Green Deal und tragen wesentlich zur Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (SDGs) bei. Eine nachhaltige Versorgung mit CRMs ist für alle Industriesektoren von grundlegender Bedeutung und beeinflusst die Entwicklung Europas. Die Stärkung der lokalen Produktion und der nachhaltigen Nutzung dieser Ressourcen ist von entscheidender Bedeutung, um die Abhängigkeit von Importen zu verringern und eine sichere und widerstandsfähige Lieferkette zu gewährleisten. Mit der zunehmenden Fokussierung auf nachhaltige Rohstoffgewinnung …

Autoren: Shima Hajinia Leilabadi M. Sc. and Prof. Dr. Bernd G. Lottermoser, Institute of Mineral Resources Engineering (MRE), RWTH Aachen University, Aachen/Germany, Dr. Michael Roach, Centre for Ore Deposit and Earth Sciences (CODES), University of Tasmania, Hobart/Australia, Ass. Prof. Dr. Emmanouil A. Varouchakis and Evangelos Machairas M.Sc., School of Mineral Resources Engineering (MRE), Technical University of Crete, Chania/Greece, Prof. Dr. Felipe González Barrionuevo, Assoc. Prof. Dr. Manuel Toscano Macias and Prof. Dr. José Miguel Nieto, Department of Earth Sciences, University of Huelva, Huelva/Spain

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