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Die Rohstoff-Experten des „Silicon Valley für Recycling“

verschiedene Rohstoffe in kleinen Kapseln  (Bildrechte: H.C.Starck)

Die Realisierung von Energiewende und Elektromobilität erfordert neue Rohstoffe. Der Bedarf an seltenen Metallen steigt unaufhaltsam. Auf ihrer Liste „kritischer“ Rohstoffe – also Rohstoffe, die zunehmend benötigt werden, aber schwierig zu bekommen sind – nennt die Europäische Union unter anderem die Sondermetalle Indium und Gallium sowie das wirtschaftsstrategisch bedeutungsvolle Metall Cobalt. Dabei gibt es sie bei uns in der Region in großen Mengen: Die drei Elemente lagern neben Edel- und Buntmetallen wie Gold und Kupfer in den Teichen am Bollrich bei Goslar.

(Foto: A. Bertram, TU Clausthal)

Wissenschaftler haben die Lagerstätte erst vor wenigen Jahren im Umfeld des traditionsreichen Bergwerks Rammelsberg wieder ins Auge gefasst: im Sediment zweier Teiche, in die Bergbaurückstände entsorgt wurden. Über weit mehr als 1.000 Jahre förderten die Kumpel im Erzbergwerk in Goslar ununterbrochen Blei, Zink und Kupfer – bis ins Jahr 1988. Sie konnten nicht ahnen, welche Bedeutung die Rohstoffe im Abfall innerhalb weniger Jahrzehnte gewinnen würden.

Indium

Das Elektronikmetall Indium zählt aufgrund der geringen natürlichen Vorräte und hoher Nachfrage zu den knappsten Rohstoffen auf der Erde. Das weiche, silberweiße Metall kommt meist in Zinkerzen vor, die größten bislang bekannten Reserven liegen in Kanada, China und Peru. In den Bergeteichen am Bollrich vermuten die Wissenschaftler bis zu 100 Tonnen Indium.

(Foto: Allianz für die Region GmbH / Yvonne-Madelaine Pfeiffer)

Gallium

Auch das Element Gallium kommt in der Natur eher selten vor. Ein Großteil des weltweit gewonnen Galliums stammt aus sekundären Rohstoffquellen, also dem Recycling von galliumhaltigen Abfällen. In diesem Bereich spielt Deutschland eine wichtige Rolle. Der Bedarf an Gallium wird in Zukunft weiter steigen. Am Rammelsberg rechnet man mit etwa 180 Tonnen Gallium.

(Foto: christo.cc)

Cobalt

Cobalterze waren schon im Mittelalter bekannt, sie wurden damals als verhext angesehen. Bergleute nannten sie deshalb Kobolderz. Bereits lange in vielfältigen Anwendungen, erlangte das seltene Metall seit den 1990er-Jahren mit der Markteinführung von Lithium-Ionen-Akkus aber eine zunehmende wirtschaftsstrategische Bedeutung.

(Foto: Allianz für die Region GmbH / Yvonne-Madelaine Pfeiffer)

Der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) geht davon aus, dass der globale Cobaltbedarf aufgrund der zukunftsweisenden Anwendung in der Automobilindustrie um ein vielfaches ansteigen wird. Die wichtigsten Erzlagerstätten liegen in Afrika: in der Demokratischen Republik Kongo und in Sambia. Der Wettlauf um die wichtigen Cobalt-Ressourcen hat begonnen. In den Produktionsrückständen des Bergbaus in Goslar liegen schätzungsweise 1.000 Tonnen des wertvollen Rohstoffs.

So spielen die Bodenschätze aus dem Rammelsberg auch nach dem Ende der Primärrohstoffgewinnung eine wichtige wirtschaftliche Rolle für den Harz. Denn den Wertstoffen aus den Schlämmen in den Bergeteichen gilt aufgrund des ständig steigenden Bedarfs jetzt besonderes Interesse.

„Die großen Treiber sind hier die Themen Energiewende, Information und Kommunikation.“

Professor Daniel Goldmann vom Lehrstuhl für Rohstoffaufbereitung und Recycling der Technischen Universität Clausthal
Wertstoffhaltiger Schlamm aus dem Bollrich-Bergeteich (Foto: Andre Bertram / TU Clausthal)

Ein Forschungsverbund, dem neben der TU Clausthal mit mehreren Instituten und dem Clausthaler Umwelttechnik Forschungszentrum (CUTEC) Unternehmen des Recyclingclusters REWIMET angehören, wollen den Schatz nun bergen. Die Proben aus den rund sieben Millionen Tonnen Abraum sind ausgewertet, jetzt entwickeln die Ingenieure Aufbereitungs- und Fördertechnik.

„Die technischen Lösungen müssen wirtschaftlich, ökologisch und sozial tragfähig sein, mit einem Wort: nachhaltig. Wir stehen insofern vor einer großen Herausforderung.“

Professor Daniel Goldmann

Ziel des ehrgeizigen Vorhabens, das vom Bundesforschungsministerium mit rund zwei Millionen Euro unterstützt wird, ist nicht nur die Gewinnung der wertvollen Metalle. Auch alle anderen verwertbaren Bestandteile wie etwa die enthaltenen 1,5 Millionen Tonnen Schwerspat sollen zurückgewonnen werden. Gleichzeitig geht es um die Sanierung der Teiche am Bollrich.

„Unser Plan ist, sämtliche Wertstoffe herauszuholen und gleichzeitig alle Schadstoffe zu eliminieren. Dies ist ein sehr umfangreiches und sehr komplexes Vorhaben, ein weltweit einmaliges Projekt.“

Professor Daniel Goldmann

Doch bis die ersten Tonnen Indium, Gallium, Cobalt und andere wirtschaftsstrategische Metalle aus den Teichen geborgen sind, werden noch einige Jahre vergehen. Vor Überraschungen sei man in dieser Zeit keinesfalls gefeit, deutet Professor Goldmann an.
Zurück zur EU-Liste kritischer Rohstoffe. Als besonders kritisch bewerten die Experten die Beschaffung von leichten und schweren Seltenen Erden.

Seltenerdmetalle

Unter diesem Begriff verstehen die Chemiker Elemente wie Neodym und Praseodym, Dysprosium und Terbium. Die Seltenerdmetalle kommen nicht etwa, wie der Name vermuten lassen könnte, so selten auf der Erde vor wie die genannten Sondermetalle Indium oder Gallium. Doch relevante Vorkommen sind auf wenige Länder und Unternehmen konzentriert. Die wirtschaftliche Bedeutung der Seltenerdmetalle ist aber immens, sie werden in vielen Schlüsseltechnologien benötigt.

(Foto: Frank Bierstedt)

„China hat ein Monopol auf Seltene Erden. Aber das Reich der Mitte exportiert lieber Elektro-Autos als seltene Erden.“

Professor Daniel Goldmann

Vor diesem Hintergrund beschäftigen sich weltweit verschiedene Projekte damit, Seltene Erden aus Sekundärrohstoffquellen zurückzugewinnen. So auch im Landkreis Goslar. Mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums erforscht der Clausthaler Lehrstuhl für Rohstoffaufbereitung und Recycling beispielsweise ein Verfahren, um Neodym aus Neodym-Eisen-Bor-Magneten wieder aufzubereiten. Diese Magnete finden sich aufgrund ihrer extrem hohen Energiedichte in vielen technischen Anwendungen.

Doch dies ist nur eines von vielen forschungsintensiven Vorhaben auf dem Weg, den Harz als europäisches Zentrum der Rohstoffsicherung und des Recyclings zu entwickeln. Die Wissenschaftler befassen sich auch mit Hüttenhalden, mit Elektronik- und Flugzeugrecycling und mit Altfahrzeugen.

„Das Recycling von Bauteilen aus der Elektromobilität wird zunehmend an Bedeutung gewinnen. Vor allem Antriebsmotoren enthalten die seltenen Erden Neodym und Dysprosium, während die Batterien eines Elektroautos mit Lithium und Kobalt arbeiten, also wirtschaftsstrategische Rohstoffe beinhalten. Die Technologie ist schon entwickelt, wir warten jetzt auf entsprechenden Input.“

Professor Daniel Goldmann

Im Landkreis Goslar soll neben umfassenden Verwertungsstrukturen eine Großpilotanlage entstehen, die den Weg von der Entwicklung neuer Technologien bis zur industriellen Umsetzung der neuen Verfahren ebnet. Am gemeinsamen Ziel, in der Region das „Silicon Valley des Recyclings“ zu etablieren, arbeiten bereits viele Partner aus Industrie und Forschung zusammen. Dazu zählt auch die Electrocycling GmbH in Goslar. Aus Elektronikschrott gewinnt man hier unter anderem Kupfer, Aluminium, Gold, Silber und Palladium. Eine Vielzahl an Forschungsprojekten etwa zur Rückgewinnung von Sondermetallen wie Tantal und Indium zielen darauf, die Palette der verwertbaren Konzentrate ständig zu erweitern. Das Unternehmen ist aus einem Forschungsprojekt der Preussag AG Metall, dem Betreiber des Bergwerks Rammelsberg, hervorgegangen.

„Mit dem im Harz geplanten Sekundärrohstoff-Forschungszentrum sollen Technologien zur Marktreife entwickelt werden und so zur Entstehung neuer Arbeitsplätze in der Region beitragen.“

Professor Daniel Goldmann

Die Deckung des Rohstoffbedarfs der Industrie und der effiziente Umgang damit wird nach Einschätzung Goldmanns in Zukunft auf vier Säulen stehen: auf einer verbesserten Nutzung von Primärrohstoffquellen, auf Recycling, auf effizienterem Materialeinsatz und auf dem Ersatz einiger Ausgangsstoffe. Und auch wenn weiterhin ein überwiegender Teil der Ressourcen aus primären Rohstoffquellen gewonnen wird, so ist doch Recycling eine wichtige Säule, die die Forscher in der Region in den Händen haben. Bereits jetzt spielt der Harz im Bereich Sekundärrohstoffgewinnung eine führende Rolle in Europa.

(Foto: GOSLAR marketing gmbh)

Höhepunkte eines Ausflugs zum Museum und Besucherbergwerk Weltkulturerbe Rammelsberg

Die UNESCO-Welterbestätte Rammelsberg lädt ein auf eine Zeitreise zu authentischen Orten der Bergbaugeschichte:

Übertage entdecken Sie im Rahmen verschiedener Touren die beeindruckende Erzaufbereitung, eine vollständig erhaltene, historische Industrieanlage. Mit dem originalen Schrägaufzug erreichen Sie den höchsten Punkt der Übertageanlage. Von hier aus verfolgen Sie den Weg des Erzes aus der Tiefe des Berges bis zum hüttenfertigen Konzentrat. Die baulichen Anlagen des Bergwerkes stellen einen Meilenstein in der Geschichte der Industriekultur dar.

Mit der Grubenbahn gelangen Sie nach fünfminütiger Fahrt in den Stollen. Ausgebildete Grubenführer machen Sie mit den wichtigsten Tätigkeiten der Bergleute bekannt. Dank eines Rolli-Mobils eröffnet sich das Untertageerlebnis auch Rollstuhlfahrern.

Im Roeder-Stollen begeben Sie sich auf eine Zeitreise in das 200 Jahre alte System von Kunst- und Kehrrädern des Bergwerks. Sie folgen dem Weg des Wassers bergab bis hin zu den riesigen Wasserrädern, die der Entwässerung der Grube sowie der Schachtförderung dienten.

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