Haldenkataster und Refraktärmetalle

„Strategische Metalle – Innovative Ressourcentechnologien“ lautete das Thema des diesjährigen Urban Mining Kongresses am 11. und 12. Juni in der Messe Essen. Gemeinsam mit dem Statusseminar der r³ Fördermaßnahme des Bundesministeriums für Bildung und Forschung veranstaltet, lag der Schwerpunkt auf Gewinnung und Recycling von Sekundärrohstoffen aus Deponien, Bergbauhalden und Abfallströmen.

Mit dem Vortrag „To Mine or not to Mine“ stieg Jens Gutzmer, Direktor des Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, direkt ins Thema Erkundungs- und Verwertungsstrategien für Deponien und Halden ein. Und machte anschaulich, wie problematisch und risikoreich die Erkundung von Lagerstätten ist. In der ersten Planungsstufe eines solchen Projektes, der sogenannten Reconnaissance-Phase, ist das Risiko mit einer Erfolgsaussicht von 1:1000 am größten; zudem steigt ab jetzt der Kapitalbedarf stetig. Ist die detailliertere, regionale Spezialisierung zur weiteren Erkundung getroffen, sinkt das Risiko auf 1:800 und reduziert sich weiter auf 1:700, wenn in der Phase der „detaillierten Projektion“ auch eine Vorauswahl der Ziele erfolgt ist.

Nach Auswahl des Bohrprogramms beginnen die ersten praktischen Erkundungen, die das Risiko prinzipiell auf 1:90 senken. Sind die Erkundungen allerdings erfolgreich, wächst die Erfolgsaussicht auf 1:16. Dem schließt sich die Phase der Pre-Feasibility – Vor-Machbarkeit – an, in der Bohrungen erweitert und erste Evaluationen vorgenommen werden. Das Risiko liegt jetzt bei 1:3, im Erfolgsfall bei 1:2. Danach beginnt die Zeit der „Bankeable Feasibility“ – der förderungswürdigen Realisierbarkeit: mit Aufschluss der Lagerstätten und Aufbau eines Betriebes, dem Abbau der Lagerstätte und letztendlich ihrem Abschluss und ihrer Verwahrung. Von Beginn bis zu der Phase, in der das Projekt die Förderung aufnimmt, steigen die Kosten stetig. Ab diesem Zeitpunkt, da die Erfolgsaussichten bei 1:1 stehen, sinkt der Kapitalbedarf wieder.

Hohes Risiko, langer Atem

Je unbekannter Ort und Zusammensetzung von Lagerstätten sind, umso größer sind das Risiko und der Zeitaufwand für das Unternehmen. Jens Gutzmer nannte Zahlen: Für eine nicht weiter bestimmbare Lagerstätte veranschlagt er für die Entdeckung eines Rohstoffkörpers eine Explorationskampagne von drei bis fünf Jahren und für Entdeckung und Abbau einen realistischen Zeitaufwand von acht bis 25 Jahren. Die Kosten für die Pre-Feasibility-Phase rangieren zwischen drei und 20 Millionen Euro, für die Bankeable Feasibility zwischen 50 und 100 Millionen Euro, und für den Aufbau eines laufenden Betriebes (initiales CAPEX) wird eine Summe von Minimum 100 Millionen Euro benötigt.

Doch Halde ist nicht gleich Halde. Lager sind unterschiedlich. So enthalten Grobberghalden viel unverarbeitetes Nebengestein und Spülsandhalden feinkörnigeres Material mit Restgehalten – beide sind bislang von geringem wirtschaftlichem Nutzen. Demgegenüber bestehen Hüttenhalden unter anderem aus Schlacken und Flugstäuben aus der Metallverarbeitung und verfügen über Restanteile von Wertstoffen. Ihre Erkundung ist mit Erfolgschancen von 1:20 nicht nur weniger risikoreich, sondern mit unter fünf Millionen Euro auch deutlich kostengünstiger und mit zwei bis vier Jahren auch weniger zeitaufwändig.

Norbert Reidick

Norbert Reidick

SMSB, ROBEHA und REStrateGIS

Drei Projekte zur Halden-Erkundung stellten auf dem Urban Mining Kongress vor: die r³ Verbundprojekte SMSB, ROBEHA und REStrateGIS. SMSB befasst sich mit der Gewinnung strategischer Metalle und anderer Mineralien aus sächsischen Bergbauhalden. Zu seinen Zielen gehören in erster Linie der Aufbau eines Haldenkatasters der 20 größten Bergbauhalden Sachsens und die exemplarische Erstellung zweier 3D-Modelle von Standorten. Erste Bohrungen und Analysen lieferten Hinweise auf Kassiterit -, Wolfram-, Molybdän-, Lithium- und Wismut-Vorkommen.Auch ROBEHA zielt auf die Rückgewinnung von Wertstoffen, speziell aus Berge- und Hüttenhalden des Westharzes. Hier steht neben dem Aufbau eines regionalen Haldenkatasters auch die Entwicklung eines Methodenhandbuchs auf dem Programm, das als Grundlage eines Re-Mining-Konzepts dienen soll. Zudem sollen die juristischen Rahmenbedingungen für die Genehmigung solcher Erkundungsprojekte geklärt werden. Im Fokus von REStrateGIS steht ein multi-skalares Ressourcenkataster für Hüttenhalden, das sich aus digitalen Geländemodellen, Wärmekamera-Luftbildern, reflexionsspektrometrischen Satellitenaufnahmen und behördlichen Angaben speist und in einer bundesweiten Datenbank abrufbar ist. Diese Übersicht über vorhandenes Wertstoffpotenzial soll der Entwicklung von Rückgewinnungsverfahren dienen.

Neu zu entwickelnde Verfahren

Genauere Abschätzungen zum Wertstoff-Gehalt der untersuchten Halden können die Referenten der drei Projekte zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht liefern. Selbst auf Drängen von Lothar Mennicken, dem zuständigen Programmkoordinator beim Bundesministerium für Bildung und Forschung, wurden eindeutige Zahlen zu den „groben Hausnummern“ erst zu den Projektabschlüssen angekündigt. Aber auch die beiden Mitarbeiter im TönsLandfillMining-Projekt – „Entwicklung innovativer Verfahren zur Rückgewinnung ausgewählter Ressourcen aus Siedlungsabfalldeponien“ – konnten nur Schätzungen zitieren, wonach sich in deutschen Deponien heizwertreiche Fraktionen im Wert von 60 Milliarden Euro, Metalle im Wert von neun Millionen Euro sowie mineralische Fraktionen befinden. Sie präsentierten Zahlen aus 60 anderen Rückbau-Projekten, die die prozentuale Zusammensetzung dieser Deponien widerspiegeln. Und lieferten genauere Angaben zur Vorsortierung von Leichtverpackungen.

Vielfach geeignet

Andererseits legten sie auch eine Skala vor, die die Eignung der ausgebauten Abfälle zur Behandlung in bestehenden Industrieanlagen bewertet. Dabei empfehlen sich derartige Materialien sehr gut für die mechanisch-biologischen Behandlung, während Vorkonditionierung, Gewerbeabfallaufbereitung, Fluffherstellung im Zementwerk, die Verarbeitung zu EBS und die thermische Verwertung noch gute Eignungswerte erreichen. Lediglich Beschickung und Trennung durch eine Leichtverpackungs-Sortieranlage schneiden etwas schlechter ab. Um die rückgewonnenen Abfälle optimal zu behandeln, schlagen die Referenten folgende neu zu entwickelnde Verfahren vor:

■ Abtrennung von Mineralik
■ Herstellung von Brennstoffen
■ Rückgewinnung von Metallen
■ Herstellung von Metallkonzentraten durch Pyrolyse
■ biologisch und physikalisch-chemische Behandlung von Prozesswasser.

Jens Gutzmer

Jens Gutzmer

InAccess und NickelRück

Neben der Erkundung und Erfassung von Halden und Deponien geriet auf dem Kongress aber auch die Rückgewinnung von Wertstoffen keineswegs aus dem Blick. So berichtete Bernd Jaspert (Remondis GmbH) über ein Rückgewinnungsverfahren für Rotschlammdeponien. Anstatt als Bau-, Füll- oder Zusatzmaterial zu dienen, lassen sich durch das neue Verwertungskonzept aus Rotasche Aluminiumhydroxid, Eisenphase, mineralhaltige Reststoffe und Technologiemetalle separieren. Das Projekt „InAccess“ präsentierte ein Verfahren, bei dem über eine chemische Laugung Indium von LCD-Bildschirmgeräten getrennt und vermarktbar gemacht wird. Durch Verdampfen – demonstrierte Reiner Weyhe (Accurec GmbH) – lassen sich Indium, Tellur oder Gallium aus Dünnschicht-Solarmodulen separieren. „NickelRück“ entwickelte und erprobte ein neuartiges Extraktionsverfahren: Die neue Technologie trennt Nickel aus Prozesswässern der Stahl-Phosphatierung. Und drei weitere Projekte legten ihre Ergebnisse vor, wie mineralische Stoffe aus Baurestmassen gewonnen werden können.

37mal teurer

Der diesjährige Kongress wartete darüber hinaus mit der neuen Sparte „ Substitution und Bewertung“ auf. Hier präsentierten sich Projekte mit dem Ziel, Einsatz und Verbrauch von kritischen Elementen zu reduzieren. So stellte beispielsweise Guido Stiebritz (H.C.Starck GmbH) „Innodruck“ vor, ein neues Verfahren zum dreidimensionalen Siebdruck. Die Fertigung erfolgt mit weniger Verfahrensschritten und ohne mechanische Nachbearbeitung: Geringere Abfälle bedeuten weniger Recycling und reduzierten Verbrauch von Refraktärmetallen wie Wolfram, Molybdän und Tantal.

Roman Hirsch (Universität Bremen) berichtete von einem neuen Antriebssystem für Windenergieanlagen, das zwar weniger Leistung bringt, aber nicht auf Permanentmagnete angewiesen ist. Der Effekt: Es kann auf die Seltenen Erden Neodym, Terbium und Dysprosium verzichtet werden. Um die Substitution von Indium durch Zinn dreht sich das Projekt „SubITO“, bei dem der Ersatz von Zinn-dotiertem Indiumoxid (ITo) durch Fluor-dotiertes Zinndioxid (Fto) in der Herstellung von leitfähigen transparenten Polymerfolien untersucht wird. Dr. Holger Althues (Fraunhofer IWS) nannte die Beweggründe: Indium unterlag in den letzten Jahren sehr starken Preisschwankungen und ist 37mal teurer als Zinn. Ein innovatives und marktfähiges Gerbverfahren namens „EcoTan“ präsentierte Manfred Renner (Fraunhofer-Institut UMSICHT). Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden verzichtet EcoTan auf zusätzliches Wasser, vermeidet additives Salz und benötigt weniger Zeit. Dadurch spart das Verfahren pro professionellen Durchgang zwei Tonnen Wasser beziehungsweise Abwasser, 200 Kilogramm Salz, vier Fünftel Elektrizität und 240 Kilogramm Chrom-Gerbstoff. Flächendeckend eingesetzt, schätzen Experten, könnte mit Einsparungen von 20 Milliarden Litern Abwasser, 160.000 Tonnen Chrom-Gerbstoff und 500.000 Tonnen Salz zu rechnen sein.

„Wo wohnt Herr Meining?“

Während seiner Begrüßungsrede erinnerte sich Norbert Reidick vom Vorstand des Urban Mining e.V. an die Frühzeit des Vereins. Da stand eines Tages die Briefträgerin vor der Tür, klingelte und fragte: „Wohnt der Herr Meining, dieser Urban Meining, noch hier?“ Inzwischen dürfte nicht nur sie begriffen haben, dass Urban Mining den Kinderschuhen entwachsen ist. Der diesjährige Kongress, in den Räumen der Messe Essen, machte es hinreichend deutlich.

(EUR0714S26)
Fotos: Dr. Jürgen Kroll