Freiberger Forschende extrahieren aus Abfallstoffen Materialien für die Zukunft
Projekt ZauBer gestartet – G.E.O.S. als Projektpartner plant Demonstrationsanlage
Flüsse und Gräben reinigen und dabei wichtige Rohstoffe für die moderne Industrie und Wirtschaft aufzubereiten, ist das Ziel des neuen Großforschungsprojektes „rECOmine ZauBer“. In dem mit etwa 1 Million Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt erforscht G.E.O.S. gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg und drei weiteren regionalen Firmen bis Ende 2024 neue ökologische und reststofffreie Recyclingtechnologien für Grubenwasser und -schlämme in Sachsen mit vielversprechenden Ansätzen.
Bisher werden Bergbauschlämme und Grubenwasser fast ausschließlich als schadstoffhaltige Abfälle betrachtet. Dabei stecken in ihnen Rohstoffe wie Aluminium, Eisen oder Zink. Diese wollen die Partnerinnen und Partner im Verbundvorhaben extrahieren und die Reststoffe zu nachhaltigen Zukunftsmaterialien weiterverarbeiten.
G.E.O.S. ist im Projekt hauptsächlich für die Planung der Pilotanlage verantwortlich. Die WissenschaftlerInnen und Ingenieure aus Halsbrücke befassen sich schon seit vielen Jahren mit dem Roten Graben, ob zur Standortcharakterisierung oder einer möglichen Sanierung. Dieses Wissen kann G.E.O.S. jetzt für die Idee der Wertstoffnutzung einbringen.
Spülen anstatt Ausbaggern und Deponieren
Als Entwicklungsstandort wurde der Rote Graben in der Welterberegion Erzgebirge/Krušnohoří 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 z. B. der alten Halde am Davidschacht. Um die Schlammablagerungen nicht teuer und aufwendig ausbaggern und anschließend auf Deponien entsorgen zu müssen, werden sie in eine Filterpresse gepumpt und entwässert. Dafür wird das Wasser und die Schlämme über mehrere Membranen geführt. Diese filtern die festen Bestandteile ab und entfernen in einem weiteren Schritt enthaltene Schwermetalle.
Am Ende erhält man sauberes Wasser, was in die Ursprungsgewässer zurückgeführt werden kann. Als weiteres Produkt entsteht noch ein Restschlamm, den die Forschenden auf vorhandene Wertmetalle wie Zink oder Eisen aufarbeiten 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 ihn sogar übertreffen. Am Ende entsteht ein stabiles betonartiges Material.
Klimafreundliche Beton- oder Zementalternativen als Restprodukt
Die Arbeit mit Geopolymeren ist nicht neu – die Verbindung mit Bergbauschlämmen allerdings schon. Mit der allein aktuell im Roten Graben in Sachsen geschätzten Menge an Schlamm von 13.000 m³ bietet der neue Ansatz ein 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. Es ist zudem hitzestabiler, resistenter gegen Chemikalien und härtet schneller aus als Beton.
Demonstrationsanlage überführt Labor- in Realmaßstab
Bisher laufen die Versuche im Labormaßstab. Im nächsten Jahr sollen die entwickelten Technologien dann mit einer neu entstehenden und von G.E.O.S geplanten Demonstrationsanlage direkt am Roten Graben in Halsbrücke (Ortsteil Tuttendorf) bei Freiberg, 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 Wissenschaftlerinnen und 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.
Gesellschaftliche Akzeptanz schaffen und Nachwuchskräfte anziehen
In die aktive Forschung wollen die Projektpartnerinnen und Projektpartner die Bevölkerung mit einbinden und über bestehende Vorbehalte hinsichtlich des Bergbaus aufklären. Dafür sind unter anderem Ausstellungen und Veranstaltungen mit der terra mineralia sowie Vor-Ort-Führungen und Experimente am Roten Graben geplant.
Projektpartner
Koordiniert wird das Projekt durch die TU Bergakademie Freiberg mit dem Institut für Technische Chemie, dem Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik und der terra mineralia. Daneben sind vier regionale Firmen an dem Verbundvorhaben beteiligt: G.E.O.S., die INTEC Gesellschaft für Injektionstechnik mbH & Co. KG, die SAXONIA Stand-ortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft mbH und die Befesa Zinc Freiberg GmbH.
Förderung
Gefördert wird das Projekt mit knapp dreijähriger Laufzeit (01.01.2022 – 30.11.2024) im Rahmen des Bündnisses rECOmine - RESSOURCENORIENTIERTE UMWELTTECHNOLOGIEN FÜR DAS 21. JAHRHUNDERT, aus dem Förderprogrammes „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ mit zirka 1 Million Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen: 03WIR1908A).
