Schon seit ein paar Jahrzehnten wird aus den ehemaligen Grubenbauen im Ruhrrevier Grubengas und Grubenwasser wirtschaftlich verwertet. Auf Zollverein XII wird z.B. das rd. 25 Grad warme Grubenwasser zur Beheizung der Übertagegebäude verwendet. Ebenso das Grubenwasser der ehem. Zeche Robert Müser in Bochum, um damit die umliegenden Familienhäuser und die Feuerwehr mit Wärme zu versorgen.
Und da das Grubenwasser durch das versickern von Regenwasser durch die Gesteinsschichten zahlreiche Mineralien wie Zink, Germanium, Eisen, Magnesium und andere Fällungsprodukte mit in die Tiefe reißt, stellte sich für den Forschungsbereich Nachbergbau an der altehrwürdigen TH Georg Agricola in Bochum die Frage, ob man diese wertvollen Rohstoffe nicht ebenfalls nutzen kann.
Das Team um Prof. Dr. Christian Melchers will nun mit neuen Auf-bereitungstechnologien und mit Hilfe der sog. Hyperspektralsensorik den Mineralien und kritischen Metallen im Grubenwasser auf die Spur kommen.
Das Projekt hört auf den Namen IAW 3 ffi und wird von der RAG-Stiftung bis 2024 finanziell gefördert.
IHYPERSPEKTRALSENSORIK
Testung neuer Mineralaufbereitungs-technologien
Mit Hilfe hyperspektraler Bildgebungstechnologien kann man sehr viele Bilder von eng beieinander liegenden Wellenlängen aufzeichnen, die dann mit entwickelten Algorithmen für maschinelles Lernen kombiniert werden können, um dann präzise Modelle des Untergrunds am PC anfertigen zu können.
Der Vorteil dieses neuen Verfahrens liegt darin, das man nicht mehr das Erdreich durchlöchern muß, um Ressourcen zu bewerten. Genauer gesagt: um feststellen zu können, ob diese wirtschaftlich abbauffähig sind.
Das ist gerade in Zeiten von Rohstoffverknappung, steigender Weltbevölkerung und steigender Energiepreise wichtig.
Daher beschäftigt sich auch das Helmholtz-Institut in Potsdam und das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) mit diesem Thema. Mit sensorbestückten Drohnen und Hyperspektral-Kameras werden durch die Fa. TheiaX potentielle Abbaugebiete überflogen.
Die Spezialkameras ermitteln die chemisch-physikalische Zusammensetzung von Bergehalden, die Oberflächen von Erzminen und Steinhalden.
Aus den Messdaten erstellt die Fa. TheiaX eine lernfähige Software, die dreidimensionale Karten erstellt. Diese Karten erleichtern den Bergbauunternehmen die Entscheidung, ob sich Probebohrungen lohnen.
In Bochum geht man noch einen etwas anderen Weg. Dort setzt man hyperspektrale Sensoren ein, um nicht nur das Grubenwasser zu analysieren, sondern auch die Rückstände aus der Aufbereitung und seiner Fällungsprodukte zu untersuchen. Darunter wird die Abscheidung eines gelösten Stoffes aus einer Lösung verstanden. Hierbei handelt es sich um Schlamm und Schlick.
Mit Hilfe von Sauerstoff wird gezielt Eisen und andere Metalle abgeschieden. Im Labor kann dann sekundenschnell festge-stellt werden, wie sich das Grubenwasser mineralisch zusammensetzt.
Der Forschungsbereich Nachbergbau an der THGA will in den kommenden Monaten an geeigneten ehem. Bergbaustandort-en sog. Fällungsreaktoren aufstellen, um Schlick und Schlamm sowie Grubenwässer zu untersuchen und um dann Eisen und andere Metalle gezielt mit Hilfe von Sauerstoff abzuscheiden. Die Laborerkenntnisse sollen dann auf große Versuchsan-lagen übertragen werden.
Das ist ein spannendes Thema wie wir finden und könnte dem Bergbau eine ganz neue Perspektive eröffnen.
Die Grubenwässer in den ehem. Steinkohlenrevier-en an Rhein, Ruhr und Saar, die z.Zt. noch unter-tägig ( bis auf BW Walsum in Duisburg) über 12 Grubenwasserzechen aus großen Tiefen mit Hilfe von Pumpen und Steigrohren gehoben werden, zeigen eine hohe Bandbreite an Mineralien und Anreicherungen, darunter auch Lithium.
Mit Hilfe eines Hyperspektral-Scorescanners wird für jedes Mineralelement und jedes Molekül die von Spezialsensoren ermittelte typische Strahlung auf Dutzenden verschiedener Kanäle aufge-zeichnet und dann gescannt. Es entsteht dabei eine spektral kodierte, räumliche Karte. Dieses Verfahren erspart unnötige Bohrungen, minimiert die Auswirkungen auf die Umwelt und erhöht die Akzeptanz bei der Bevölkerung, so Richard Gloaguen von der Fa. TheiaX, einem Start-Up-Unternehmen des Helmholz-Instituts in Freiberg (Sachsen).
So sieht der hyperspektrale Datenwürfel dann am PC aus. Dargestellt ist im Rahmen einer Ferner-kundung ein halbräumlicher Emissionsgrad, der mit Hilfe der Hyperspektraltechnik aufgenommen wurde. Das Sensorsystem hat dabei elektro-magnetische Signale von sehr vielen Wellenlängen aufgezeichnet. Das menschliche Auge sieht die Wellenlängen in den Grundfarben Rot, Grün und Blau, was einer Wellenlänge von 350 bis 730 nm entspricht. Aus den Reflexionseigenschaften können die Fachleute Bodenformationen inter-pretieren.
Quellenhinweise:
steinkohleonline.de vom 16.9.2022; N.N.: Neues Projekt: wichtige Wertstoffe aus Grubenwässern gewinnen, in: Pressemitteilung der TH Geor Agricola vom 18.09.2022; N.N.: Hyperspektrale Sensoren, in: GFZ Helmholtz-Zentrum Potsdam (gfz-potsdam.de) o.D.; Weckbrodt, Heiko: Freiberger Hyperspektral-Titanin sucht nach Bodenschätzen, in: oiger.de vom 13.12.2021 sowiew RK-Redaktion vom 14.10.2022
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Header: verlassene Grube unter Wasser: pixabay.com; künstl. Veränderung: Revierkohle