Auf dem Weg zum emissionsfreien Bergbau: Metalle gewinnen mit Mikroorganismen

Innovativer Prozess für Biolaugung von Kupfer, Indium und Zink entwickelt

12.07.2024

Symbolbild

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In einem Bioreaktor unter Tage arbeiten Mikroorganismen und verwandeln Erze oder Reststoffe aus dem Bergbau in die Wertmetalle Kupfer, Indium und Zink. Innovative Membranfilter filtern anschließend die Wertmetalle aus dem entstehenden Prozesswasser. In einer Pilotanlage eines aktuellen Bergbauvorhabens bei Pöhla in Sachsen will ein Team der TU Bergakademie Freiberg beide Prozesse zu einem innovativen Verfahren zusammenbringen. Die umweltschonende Lösung könnte es ermöglichen, Metalle bei niedrigen Temperaturen und direkt in einem Bergwerk durch die sogenannte Biolaugung zu gewinnen.

Im Labor haben die Forschenden die beiden innovativen Prozesse schon erprobt, nun können sie den umweltschonenden Prozess dank einer Förderung der Europäischen Union in einer Pilotanlage in größerem Maßstab testen: „Bei niedrigem pH-Wert bringen wir die Mikroorganismen in einem Bioreaktor dazu, die Metalle aus unlöslichen Sulfiden, hier zum Beispiel in den Mineralen Sphalerit und Chalkopyrit, in Lösung zu bringen. Kupfer, Indium und Zink können dann mittels verschiedener hydrometallurgischer Verfahren aus der Lösung gewonnen werden – und das bei geringem Energieeinsatz und ohne die für pyrometallurgische Prozesse typischen schädlichen Abgase“, erklärt Professorin Sabrina Hedrich, die das internationale Forschungsprojekt „XTRACT“ koordiniert.

Projektmitarbeiter Dr. Roland Haseneder ergänzt: „Durch ein hybrides Membrantrennverfahren werden anschließend die Mikroorganismen abgetrennt und die Wertmetalle durch selektive Filtereinheiten nach Ladung und Größe „sortiert“. Dies erfolgt vorzugsweise durch direkte Verschaltung mit der Biolaugung vor Ort“.

Aus Armerzen umweltschonend Metalle gewinnen

Das Verfahren eignet sich damit besonders für Erze oder Reststoffe aus dem Bergbau, in denen nur geringe Konzentrationen der Metalle enthalten sind – sogenannte Armerze. „Allein durch die Umsetzung mit den Mikroorganismen können die Metalle ohne externe Energie in eine lösliche Form überführt und so einer Aufbereitung zugeführt werden. Hinzu kommt, dass die Gewinnung der Metalle aus Armerzen sehr komplex ist. Die biohydrometallurgischen Verfahren haben sich hier nicht nur als umweltschonend, sondern auch als besonders geeignet herausgestellt“, so Hedrich.

Neben dem Bergbauprojekt im sächsischen Pöhla kommen diese Armerze auch in weiteren Bergwerken in Europa vor. Gemeinsam mit den Partnern wird das Verfahren künftig auch im Bergwerk Björkdal (Schweden) und zum Recycling von Bergbaurückständen in São Domingos (Portugal) und Lavrion (Griechenland) erprobt.

Über das Forschungsprojekt „XTRACT“

Ziel von XTRACT ist das emissionsfreie Bergwerk der Zukunft mit innovativen mikroinvasiven Technologien für einen nachhaltigen und kohlenstoffarmen Abbau. Damit trägt das Forschungsprojekt dazu bei, primäre Ressourcen zu schonen und Technologien für die Verwirklichung der EU-Klimaneutralitätsziele breitzustellen. Die im Projekt entwickelten Verfahren sind sowohl für Armerze als auch für Halden und Altlasten geeignet und bieten sich damit nicht nur für die Gewinnung und Rückgewinnung verschiedener Edelmetalle, sondern auch für die Sanierung von Bergbauabfällen als Lösung an. Mit insgesamt 5 Millionen Euro werden im Forschungsprogramm Horizon Europe der EU für die bis Dezember 2026 14 Partnerorganisationen aus 9 Ländern (Deutschland, Schweden, Finnland, Litauen, Spanien, Griechenland, Frankreich, Portugal, Zypern) gefördert.

TU Bergakademie Freiberg Institut für Biowissenschaften sowie Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik
Lulea Tekniska Universitet (LTU)
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Polytechneio Kritis (TUC) Lietuvos Agrariniu Ir Misku Mokslu Centras (LAMMC)
Lietuvos Agrariniu Ir Misku Mokslu Centras (LAMMC)
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G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH (GEOS)