Integration von Nachhaltigkeitsaspekten in die Bergbauausbildung

Nachhaltigkeit ist ein wesentlicher Bestandteil des Bergbaus, sodass dieses Thema auch im Curriculum des Bergbaustudiums zur Geltung gebracht werden muss. Dieser Artikel beleuchtet ausgewählte Nachhaltigkeitsdefinitionen und bewertet ihre Eignung für die Ausbildung zukünftiger Bergingenieure. Abschließend werden Ansätze zur Integration der Aspekte erläutert und anhand von ausgewählten Beispielen vorgestellt.

Bergbau umfasst mehr als nur technische Lösungen für die Gewinnung und Aufbereitung von Rohstoffen. Aufgrund seiner Art ist er im emotional aufgeladenen Spannungsfeld von Wirtschafts-, Umwelt- und sozialen Belangen angesiedelt und spielt gleichermaßen eine wesentliche Rolle in der Kreislaufwirtschaft. Nachhaltigkeit und nachhaltige Entwicklung verkörpern diese drei Bereiche und sind so ein Weichensteller für die Zukunft des Bergbaus.

Die bergbauliche Ausbildung hält die moralische Verantwortung, die künftigen Generationen von Entscheidungsträgern und Hütern der Rohstoffversorgung mit den notwendigen Kernkompetenzen auszustatten. Diese bilden die Basis für die Lösung zukünftiger Probleme, die sich durch nachhaltige Bergbaupraxis auszeichnen und die Gesellschaft als Partner in der bergbaulichen Entwicklung genauso berücksichtigen wie den wirtschaftlichen Erfolg, das soziale Wohlergehen und die biophysikalische Integrität. Daher müssen diese Themen zu Kernthemen jeglicher bergbaulicher Ausbildung werden.

Den Bedarf für einen starken Nachhaltigkeitsfokus in der Ausbildung von jungen Bergbauingenieuren wurde auch durch das Ausbildungskomitee der Sozietät der Bergbauprofessoren (Society of Mining Professors, SOMP) erkannt und in den zwei Hauptfeldern Inhalt und Vorgehensweise bearbeitet. Wie hinlänglich bekannt, entwickelte sich der Begriff der Nachhaltigkeit seit der ersten Popularitätswelle in den 1980er Jahren zu einem multi-dimensionalen Konzept, das ebenso eine zeitbezogene Komponente abbildet. Ein Ergebnis des SOMP-Komitees ist die Bewertung allgemein anerkannter Definitionen zur Ausarbeitung einer Definition, welche der Vorstellung der Lehrenden entspricht und den Begriff demgemäß abbildet. Der nachfolgende Abschnitt zeigt das Vorgehen.

Der Begriff „Nachhaltigkeit“

Eine der ältesten bekannten Definitionen begründete Hans von Carlowitz (1). Aufgrund des Holzausbaus war Holz für den Bergbau von besonderer Bedeutung. Von Carlowitz, welcher bei der Bergbehörde für die Holzversorgung für Hütten und Bergwerke verantwortlich war, schrieb die erste forstwirtschaftliche Abhandlung. Er formulierte das Konzept der Nachhaltigkeit wie folgt:

„Wird derhalben die größte Kunst/Wissenschaft/Fleiß und Einrichtung hiesiger Lande darinnen beruhen / wie eine sothane Conservation und Anbau des Holtzes anzustellen / daß es eine continuierliche beständige und nachhaltende Nutzung gebe / weiln es eine unentberliche Sache ist / ohne welche das Land in seinem Esse nicht bleiben mag.“ (1, S. 105 – 106)

In Kürze soll also das geschlagene Holz nicht die Menge an gleichzeitig nachwachsendem Holz übersteigen.

Im Vergleich mit dem Forstwesen sind bergbauliche Ressourcen nicht nachwachsend, bzw. nur in nicht-geologischen Zeiträumen. Folglich ist entweder die Definition nicht für den Bergbau passend oder der Bergbau kann nicht nachhaltig sein. Die Rohstoffversorgung bildet das Rückgrat der Gesellschaft und ihres Wachstums. Daher würde kein Land ohne Bergbau prosperieren. Somit ist das Konzept von Carlowitz für den Bergbau zutreffend. Es rät zum kritischen Umgang mit den Rohstoffen, wie in diesem Fall Holz, und zur Wahl von nachhaltigen Versorgungsketten. Wenn dieser Einfluss identifiziert wird, kann die Definition für eine Sensibilisierung für die bergbauliche Beeinflussung neben dem eigentlichen Betrieb genutzt werden.

Das von Carlowitzsche Konzept fußt sehr regional und basiert auf der Holzversorgung. Nach dem 2. Weltkrieg stellten zahlreiche Bücher die globale Frage, ob die Erde das starke Bevölkerungswachstum aushalten könne und weiterhin genug Rohstoffe verfügbar sein würden. Im Jahr 1972 nahm der Club of Rome diesen Gedanken wieder im Begriff „Grenzen des Wachstums“ auf. Die Thematik entwickelte sich aus der Sorge um die Umweltqualität und aus der Umweltbewegung gegen Ende der 1960er Jahre, die auch durch die Stockholm-Konferenz der Vereinten Nationen (UN) im Jahr 1972 zum Thema menschliche Umwelt vorgestellt wurde. Im selben Jahr erschien der Begriff Nachhaltigkeit in der Dokumentation der UN. Im folgenden Jahrzehnt wurde der Term populärer und die Bedeutung entwickelte sich in der UN Kommission für Umwelt und Entwicklung (2).

Die Brundtland-Kommission konstatierte im richtungsweisenden Bericht “Our common future“, dass die Menschheit die Fertigkeit hat, eine nachhaltige Entwicklung zu gestalten, sodass gewährleistet wird, dass die Bedürfnisse der Gegenwart gestillt werden, ohne dabei die Fähigkeit der zukünftigen Generationen einzuschränken, ihre Bedürfnisse zu stillen (3). Die Definition spricht die Generationen und ihre Ansprüche an, woraus sich die Frage ergibt, wie die eigenen Bedürfnisse und die Philosophie von Wohlstand und Leben in Einklang gebracht werden können. Des Weiteren wird nicht der Status der Nachhaltigkeit, sondern die nachhaltige Entwicklung als Weg gewählt, sodass aus einem schlechten Stand nicht Resignation, sondern die Möglichkeit zu einer Verbesserung folgt. Da Bergbau nach der Definition nach von Carlowitz selbst nicht nachhaltig sein kann, kann jedoch eine nachhaltigere Leistung realisiert werden und hierfür der Prozess anhand seiner Auswirkung verglichen werden.

Fig. 1. Three pillars of sustainability on equal footing (4). // Bild 1. Drei-Pfeiler-Modell auf gleicher Basis (4).

In den 1990er Jahren fand das Konzept der Dreifachbilanz oder das Drei-Säulen-Modell Einzug und wurde mit Bezug auf die Bereiche Wirtschaft, Umwelt und Soziales als Basis für die nachhaltige Entwicklung gelehrt. Die Abschlusserklärung der UN Konferenz zu Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro im Jahr 1992 festigte das Modell der drei Säulen auf gleicher Basis, wie in Bild 1 gezeigt (4). Für die bergbauliche Ausbildung ist es ein einfach zu nutzendes Modell, das durch viele Beispiele unterstützt werden kann. Daher ist die Einführung der Brundtland-Definition und des Drei-Säulen-Modells eine moderne und häufig erkennbare Variante. Jedoch besteht weiterhin die Frage, ob diese verknüpfte Definition die drei Hauptelemente von wirtschaftlichem Erfolg, sozialem Wohlergehen und biophysikalischer Integrität im Bergbauzusammenhang widerspiegelt.

Auf Basis der Diskussion und Auslegung des Drei-Säulen-Modells im bergbaulichen Bereich führte David Laurence (5) das Modell der nachhaltigen Bergbaupraxis, wie in Bild 2 gezeigt, mit den fünf Dimensionen Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Ressourceneffizienz, Umwelt und Öffentlichkeit ein, welches zum bestehenden Modell die Dimensionen der Sicherheit und Ressourceneffizienz hinzufügt und so eine bessere Abbildung des Bergbaus umsetzt. Bei der Einführung des Modells gegenüber Studierenden, welche bereits das Drei-Säulen-Modell kennen, werden die Entwicklung und Eigenheit des Bergbaus herausgearbeitet und soziale Aspekte mehr fokussiert. Jedoch zeigt es immer noch nicht ganz die Komplexität der Idee.

Fig. 2. Aspects of sustainable mine practice according to (5). // Bild 2. Aspekte der nachhaltigen Bergbaupraxis nach (5).

Das nächste Konzept nimmt Teilaspekte des Konzepts von Laurence, wie z. B. die Ressourceneffizienz, auf und verknüpft diese mit dem weitverbreiteten Konzept der Kreislaufwirtschaft. Dieses bildet einen durchlaufenden Strom ab, der von Systemeingängen und -ausgängen verändert wird, sodass Abfälle vermieden werden. Beispiele sind Wiederverwendung, Wiederaufarbeitung und Recycling von Materialen. Der Ansatz wird stark von der EU gefördert und empfiehlt sich dafür, Wirtschaftswachstum und nachhaltige Entwicklung zu vereinen (6).

Mit der Verringerung des Input und der Vermeidung von Abfallströmen zeichnet sich die Frage ab, ob der Bergbau überhaupt irgendeine Rolle in der Kreislaufwirtschaft hat. Lèbre et al. (7) geben auf diese Frage eine Antwort und drücken aus, dass die Rolle des Bergbaus vergrößert werden muss. Der interdisziplinäre Charakter und die Verknüpfung mit anderen technischen und nicht-technischen Aktivitäten gewinnen an Wichtigkeit. Die größere Rolle und Verantwortung muss eine Kernbotschaft in der bergbaulichen Ausbildung sein.

Als Ergebnis des Rufs nach einer erweiterten Sicht muss die Definition der nachhaltigen Bergbaupraxis erneuert und an die multidimensionale Rolle in der Kreislaufwirtschaft angepasst werden. Daher schlägt das SOMP Unterkomitee eine neue Definition für nachhaltige Bergbaupraxis vor: „Erzeugung wertiger Rohstoffe unter der Nutzung von umweltverträglichen, energie- und rohstoffsparenden Prozessen, die wirtschaftlich gesund und sicher für die Mitarbeiter sind.“ (8).

Dieser neue Definitionsschritt berücksichtigt den öffentlichen Rohstoffbedarf aber nicht zu allen Kosten. Die Umweltverträglichkeit, Energieeffizienz und wirtschaftliche Gesundheit zollen dem immer noch gültigen Drei-Säulen-Modell Tribut und beziehen weiterhin Laurences Sicherheitsaspekt mit ein. Die Definition ist nicht statisch, sondern passt sich den gesellschaftlichen Werten an. Gleichwohl regen die Autoren an, die Definition weiter zu überprüfen. Sie beinhaltet die wesentlichen und starken Kernwerte, die notwendig für die Ausbildung von jungen Bergbaustudierenden sind und früh in ihr akademisches Verständnis einfließen sollten.

Weiterhin bietet die Definition eine Basis, die vielfältigen Aspekte und Einflüsse des Bergbaus und der Kreislaufwirtschaft, dessen Teil er ist, zu lehren. Zusätzliche Methoden, Anwendungen und Beispiele von best und worst practice sowie Verfahren zur Kommunikation bauen darauf auf, um die beabsichtigten Lernziele zu erreichen. Herangehensweisen für die Umsetzung werden im nächsten Abschnitt eingeführt.

Ansätze zur Umsetzung

Die UNESCO erklärte den Zeitraum der Jahre 2005 bis 2014 zum Jahrzehnt der Nachhaltigkeitsausbildung und hob neben Gemeinsamkeiten auch die Vielfältigkeit in den Einzelthemen hervor (9). Allgemeine wichtige Aspekte für eine effektive Lehre im Bereich Nachhaltigkeit können wie folgt definiert werden:

• Interdisziplinarität des Lerninhalts,
• Einbeziehung der Studierenden ins Lernen,
• aktives, erfahrungs- und forschungsbasiertes Lernen,
• nachhaltiges Handeln und
• Partnerschaften mit der lokalen und regional Öffentlichkeit (10).

Durch die Einbindung des Themas in einen überspannenden Kontext des Bergbaus und in das öffentliche Interesse durch Beispiele und Anwendungen kann Nachhaltigkeit interdisziplinär vermittelt werden. Die Einbeziehung von Studierenden und aktive Lehr-/Lern-Methoden sollen zur besseren Vermittlung des komplexen Themengebiets eingesetzt werden. Die Umsetzung des Constructive Alignments nach Biggs (11) und eine Veranstaltungsplanung mit aktivierenden Methoden erhöhen die Studierendenzentrierung und Lern-/Lehr-Effizienz. Der forschungsbasierte Ansatz und das nachhaltige Handeln können durch die vier Phasen des erfahrungsbedingten Lernens nach Kolb und Fry (12) umgesetzt werden, in denen eine konkrete Erfahrung den Lernprozess initiiert. In Kombination mit aktiver Einbeziehung von lokalen Partnern wie unten beschrieben können erfolgreiche Konzepte gestaltet werden.

Neben den allgemeinen Herangehensweisen gilt es, auch fachspezifische Eigenheiten und eine ganzheitliche Einbindung zu berücksichtigen. Die Einbindung in die Ingenieursausbildung mit speziellem Augenmerk auf den Bergbau und Bohrlochbergbau wurde von Shields et al. (13) in vier Ansätzen ausgebaut, die in Aufwand und Komplexität zunehmen:

• Abdeckung von Umweltaspekten in bestehenden Kursen,
• spezielle Nachhaltigkeitskurse,
• Einflechtung von Nachhaltigkeit in reguläre Kurse und
• Vertiefungsmöglichkeiten im Bereich Nachhaltigkeit.

Für die Umsetzung eines Curriculums mit dem Nucleus Nachhaltigkeit bedarf es einer angemessenen Situation und Fallstudien. Ein dynamisches Programm berücksichtigt und achtet die Diversität der Studierenden und spiegelt die Wichtigkeit einer grundlegenden Ausbildung wider. Alle diese Maßnahmen sensibilisieren die Studierenden für Nachhaltigkeit und bieten die Möglichkeit für eine spätere Vertiefung.

Alle gezeigten Ansätze wurden im Rahmen der Bachelor- und Masterstudiengänge an der Technischen Universität (TU) Clausthal umgesetzt, sodass aus der Vielzahl der Maßnahmen im Folgenden Beispiele aufgezeigt werden können.

Sensibilisierung und Adressierung

Um die Studierenden für das Thema und die komplexe Verbindung von Industrie und Gesellschaft zu sensibilisieren, muss das Thema in Verbindung mit den technischen Eigenschaften und Einflüssen, wie z. B. geologischen und geotechnischen Eigenschaften einer Lagerstätte, erforscht und bewertet werden. Im technischen Bereich des Bergbaus wird der ganzheitliche Ansatz durch die Präsentation von Verfahren und Vorgängen gezeigt. Die oben besprochenen drei bzw. fünf Pfeiler-Modelle können hierbei genutzt werden, um Technologien von verschiedenen Perspektiven zu bewerten und Vor- und Nachteile herauszuarbeiten.

Wie auch das nachhaltige Handeln müssen Inhalt, Umsetzung und Leitung des Kurses nachhaltigkeitsbezogene Einflüsse adressieren. Beispiele und Fallstudien bilden hierbei die Basis für die Diskussion des Einflusses, beispielsweise der Abbau-methode, insbesondere aus den verschiedenen Perspektiven der Beteiligten.

Spezielle Nachhaltigkeitskurse

Die nachfolgende Abhandlung zeigt die didaktische Herangehensweise in der Kursentwicklung und die Entwicklung von Lernzielen, die den oben beschriebenen Attributen der Absolventen entsprechen. Der allgemeine Ansatz kann beispielsweise auf den Bereich Bergbau angewendet werden, um das Vorwissen der Studierenden zu aktivieren. An der TU Clausthal wurde der Kurs „Sustainability in Underground Mining“ als Wahlpflichtfach eingeführt. Das Hauptlernziel ist die Entwicklung einer eigenen Meinung in Bezug auf Nachhaltigkeit im Bergbau, die auf bestehenden Herausforderungen und Ansätzen aufbaut. Die Lehr-/Lernaktivität ist in drei Phasen eingeteilt, welche in Bild 3 gezeigt werden. Nach einer Einführung erhalten die Studierenden die Möglichkeit, die Standpunkte und Motive von Beteiligten, welche durch verschiedene Medien und direkten Kontakt zugänglich gemacht werden, zu reflektieren. Auf Basis des Wissens, welches in den zwei ersten Blöcken erarbeitet wird, entwickeln die Studierenden ihre eigene Position, welche sie in einer mündlichen Prüfung vorstellen. Die Präsentation wird durch weitere Fragen zum allgemeinen Verständnis ergänzt und anhand von mehreren transparenten Kriterien bewertet. Weitere Details sind in (14) und (15) dargestellt.

Fig. 3. Course structure “Sustainability in Underground Mining” (14). // Bild 3. Kursstruktur “Sustainability in Underground Mining” (14).

Einflechtung von Nachhaltigkeit

Es gibt viele Möglichkeiten, Nachhaltigkeitsprinzipien und –handlungen in den Lernprozess zu integrieren, von denen ein Beispiel anhand des Kurses „Advanced Underground Mining“ erläutert wird. Die Hauptaktivität war die Entwicklung einer Bergbauplanung mit der Bewertung und Auswahl einer Abbaumethode, der Infrastruktur und der Maschinen für ein gegebenes Beispiel. Das Hauptlernziel war neben der Verknüpfung des vorhandenen Wissens die zielgruppenbasierte Kommunikation. In Kleingruppen war es Aufgabe der Studierenden, die vorhandenen minimalen Informationen um die notwendigen Daten zu erweitern. Das Projektende bildete die Präsentation vor zwei verschiedenen Zielgruppen: einem technischen Experten und Mitgliedern der lokalen Öffentlichkeit. Für beide Situationen wurden die Studierenden beraten und bestärkt, kreative und inklusive Ansätze zu verfolgen. Die Präsentation gegenüber dem technischen Experten und die Reflexion der öffentlichen Präsentation bildeten die Prüfung.

Eingangs merkten die Studierenden nicht die Entwicklung ihres komplex werdenden, eingegliederten Wissens. Sie stellten jedoch gegen Ende des Projekts die Komplexität und Vielsträngigkeit ihres Ansatzes und die Verbindung von technischen und nicht-technischen Informationen fest. Des Weiteren stieg die Selbstsicherheit in der Kommunikation in beiden geforderten Bereichen. Abschließend wiesen sie überwiegend ein gutes Verständnis der Umwelt- und sozialen Problematik auf und legten gute Prüfungen ab. Eine besonders interessante Beobachtung hierbei ist, dass die technische Aufgabenstellung für die Studierenden deutlich weniger fordernd war als die Kommunikation mit einem nicht technischen Publikum. Weitere Details sind in (14) und (15) dargestellt.

Vertiefungsmöglichkeiten im Bereich Nachhaltigkeit

Die Entwicklung und das Angebot von Vertiefungsmöglichkeiten ist schwierig, da viele Einflüsse die akademische Gestaltung betreffen und häufig die Interessen verschiedener Gruppen wie Universität, Verwaltung, Akkreditierungsstellen, Industrie, Lehrende und Studierende im Wettbewerb stehen. Dennoch kann die Lernerfahrung des Studierenden durch die Wahl von Wahlfächern im Bereich Nachhaltigkeit und auch die Spezialisierung in Abschlussarbeiten und Projekten bereichert werden. Um diese Entscheidung zu unterstützen, ist es wichtig, Studierende zu einer kritischen Wahl zu ermutigen und sie auf ihrem Weg zu begleiten. Besonders in Abschlussarbeiten arbeiten Studierende mit höherem Eigenantrieb und die Lern-/Lehr-Aktivität wird studierendenzentrierter. Hierbei unterstützen Lehrende durch Expertenwissen und können Impulse geben, die zu guten Ergebnissen führen.

Ausblick

Nachhaltige Bergbaupraxis ist ein Grundprinzip des Bergbaus sowohl in der Industrie als auch in der Ausbildung. Diese Wichtigkeit muss durch die Gestaltung der Curricula im Bergbau repräsentiert werden. Die Vielfalt der Umsetzungsmodelle ist groß und jede Ausbildungsstätte muss ihren Weg der Einbindung finden, welche zu Schwerpunkt, Umfeld und Studierenden passt. Trotzdem ist die allgemeine Adressierung des Themas sehr wichtig. Daher müssen aktuelle Ansätze in Kursen umgesetzt und Experten und ihre Betrachtungsweisen integriert werden. Die Fähigkeit, mit allen Beteiligten über ihre Probleme zu sprechen und die Rolle des Bergbaus in der Kreislaufwirtschaft zu verstehen, bildet hierbei eine sehr wichtige Fähigkeit für Bergbauingenieure in Hinblick auf eine zukunftsfähige Bergbaupraxis.