Wertstoffgewinnung aus Bergbauschlämmen und Grubenwasser

Bisher werden Bergbauschlämme und Grubenwasser fast ausschließlich als schadstoffhaltige Abfälle betrachtet. Dabei stecken in ihnen Rohstoffe wie Aluminium, Eisen oder Zink. Die TU Bergakademie Freiberg erforscht gemeinsam mit regionalen Firmen in Sachsen neue ökologische und reststofffreie Recyclingtechnologien für Grubenwasser und -schlämme.

Flüsse und Gräben reinigen und dabei wichtige Rohstoffe für die moderne Industrie und Wirtschaft aufzubereiten, ist das Ziel des neuen Großforschungsprojektes „rECOmine ZauBer“, das mit etwa einer Million Euro staatlich gefördert wird. Als Pilotstandort wurde der Rote Graben in Freiberg ausgewählt. Dort haben es die Forschenden vor allem mit viel eisenhaltigem Wasser und mehr als 13.000 Tonnen Schlamm zu tun. Dieser stammt aus Grubenwässern des Freiberger Reviers auf Niveau der Freiberger Mulde oder auch aus Sickerwässern, wie zum Beispiel der alten Halde am Davidschacht.

Spülen statt ausbaggern
Um die Schlammablagerungen nicht teuer und aufwändig ausbaggern und anschließend auf Deponien entsorgen zu müssen, werden sie einfach in eine Filterpresse gepumpt und entwässert. „Dafür führen wir das Wasser und die Schlämme über mehrere Membranen. Diese filtern die festen Bestandteile ab und entfernen in einem weiteren Schritt enthaltene Schwermetalle“, erläutert Prof. Dr. Martin Bertau vom Institut für Technische Chemie an der TU Bergakademie Freiberg.

Am Ende erhält man sauberes Wasser, was in die Ursprungsgewässer zurückgeführt werden kann. Als weiteres Produkt entsteht ein Restschlamm, den die Forschenden hinsichtlich vorhandener Wertmetalle wie Zink oder Eisen aufbereiten und dabei letzte noch verbleibende Schadstoffe wie Cadmium oder Arsen herausfiltern. Der feste mineralische Rückstand wird in sogenannte Geopolymere überführt. Das sind anorganische Bindemittel mit Eigenschaften, die Zement gleichkommen oder diesen sogar übertreffen. So entsteht ein betonartiges Material.

Die Arbeit mit Geopolymeren ist nicht neu – die Verbindung mit Bergbauschlämmen allerdings schon. Bertau: „Unser bereits zum Patent angemeldeter Ansatz bietet mit der aktuell allein im Roten Graben in Sachsen geschätzten Menge an Schlamm von 13.000 Kubikmetern vielversprechendes Potential für die Entwicklung eines ökonomischen Verfahrens.“ Immerhin bietet das klimafreundliche Bindemittel ein CO2-Einsparpotential von bis zu 80 Prozent im Gegensatz zur herkömmlichen Betonherstellung und ist zudem hitzestabiler, resistenter gegen Chemikalien und härtet schneller aus als Beton.

Vom Labor- in den Realmaßstab
Bisher laufen die Versuche im Labormaßstab. Im nächsten Jahr sollen die entwickelten Technologien dann mit einer neu entstehenden Demonstrationsanlage direkt am Roten Graben in den Realmaßstab überführt werden.

Die erprobten Verfahren lassen sich auch in weiteren Gruben und Wasserlösestollen sowie zur Altbergbausanierung innerhalb des Erzgebirges anwenden. Für einen Überblick werden die Freiberger Wissenschaftler erstmals ein spezielles Grubenschlamm-Kataster erstellen. Und auch überregional bieten die neu entwickelten Recyclingtechnologien aus Freiberg Lösungsansätze für die Behandlung von Braunkohlerevieren wie beispielsweise in der Lausitz. Die Projektpartner wollen die Bevölkerung in die aktive Forschung mit einbinden und über bestehende Vorbehalte gegenüber dem Bergbau aufklären. „Es ist wichtig zu zeigen, dass wir Themen wie die Bergbaufolgen ernst nehmen, an nachhaltigen Lösungen arbeiten und zugleich die Nachwuchskräfte für diese ökologische Herangehensweise direkt in Freiberg ausbilden“, betont Martin Bertau. Dafür sind unter anderem Ausstellungen und Veranstaltungen mit der terra mineralia sowie Führungen und Experimente am Roten Graben geplant.

 

www.tu-freiberg.de

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 07/2022, Seite 34, Foto: TU Bergakademie Freiberg)