Ob E-Autos, Solaranlagen oder Smartphones – viele Technologien, die unseren Alltag prägen, könnten ohne bestimmte Rohstoffe gar nicht produziert werden. Doch viele dieser Materialien sind knapp, ihre Förderung problematisch und ihre Versorgung unsicher. Um diese Versorgungsrisiken zu minimieren und die Souveränität zu stärken, hat die Europäische Union den Critical Raw Materials Act (CRMA) verabschiedet.
Fördermaßnahmen
Deutschland hat für die Umsetzung der CRMA-Ziele die Fördermaßnahmen EGARoh und EGARoh_Junior aufgesetzt. Beide sind in der FONA-Strategie des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) angesiedelt, die Forschung für Nachhaltigkeit zum Ziel hat. EGARoh steht dabei für „Neue Wege zur Erkundung, Gewinnung und Aufbereitung von Primärrohstoffen im Kontext nationaler und europäischer Zusammenarbeit“ und hat das Ziel, technologische Innovationen zur Erkundung, Gewinnung und Aufbereitung primärer mineralischer Rohstoffe zu erforschen und zu entwickeln. Dabei sollen durch strategische Partnerschaften zwischen Wissenschaft und Wirtschaft Fortschritte erzielt werden, die innerhalb von drei bis fünf Jahren in die Praxis überführt werden können.
Mit der Fördermaßnahme EGARoh_Junior „Förderung internationaler Nachwuchsgruppen zur Unterstützung des Fachkräftebedarfs im Bereich der Erkundung, Gewinnung und Aufbereitung von Primärrohstoffen“ adressiert das BMFTR die Fachkräftesicherung im Rohstoffsektor. Mit Einstellung des Erzbergbaus Anfang der neunziger Jahre in Deutschland gingen Berufsperspektiven in Forschung und Industrie verloren. Um sich in diesem Bereich wieder besser aufzustellen und die Vernetzung mit Akteuren im Rohstoffsektor zu beschleunigen, fördert das Ministerium exzellente, junge Wissenschaftler*innen, in dem sie sich eine Nachwuchsgruppe aufbauen. Dadurch soll die Wissensbasis in Deutschland verbessert und der Fachkräftemarkt unterstützt werden.
Die beiden Fördermaßnahmen EGARoh und EGARoh_Junior haben das klare Ziel, die Versorgung mit kritischen Rohstoffen zu erhöhen und so die industrielle Basis für den Hightech-Standort Deutschland zu stärken – als Beitrag zur Hightech-Agenda Deutschland des BMFTR.
EGARoh Projekte am HZDR
Das HZDR hat insgesamt fünf Projekte der Fördermaßnahme EGARoh eingeworben, die alle am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) angesiedelt sind. Dazu zählt auch das Vernetzungs- und Transfervorhaben EGARoh-Connect, das gemeinsam mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen den Ergebnistransfer in Wirtschaft, Rohstoffinitiativen sowie Wissenschaft und Politik zum Ziel hat. „Im Projekt EGARoh-Connect fassen wir alle Ergebnisse aus den einzelnen Projekten und Nachwuchsgruppen zusammen, um sie der Öffentlichkeit zugänglich und verständlich zu machen. Des Weiteren identifizieren wir branchen- und technologiespezifische Querschnittsfragen, analysieren die Zielerreichung der Fördermaßnahmen und leiten entsprechende Handlungsempfehlungen für politische Entscheidungsträger ab“, fasst Projektkoordinatorin Dr. Nicole Körtge vom HIF das Aufgabenspektrum zusammen.
Das Projekt DigIT – Digitalisierung und Geomodellierung für intelligente Erkundungstechnologien (Projektleiter Dr. Samuel Thomas Thiele)
Das Projekt zielt darauf ab, digitale Technologien zu entwickeln, mit denen geologische Informationen, aber auch Daten aus dem Altbergbau schnell und präzise erfasst und für die lagerstättennahe Erkundung nutzbar gemacht werden. Datenintegration und Digitalisierung sind aktuell zwei wichtige Herausforderungen für die mineralische Rohstoffexploration in Europa. Grund dafür ist, dass der Bergbau eine traditionell datenintensive Industrie mit komplexen Informationsflüssen ist. So müssen Explorations- oder Bergbauunternehmen fortlaufend geologische Informationen aus dem Untergrund generieren und verarbeiten. Während der Probenahme- und Kartierungsarbeiten an den freiliegenden Grubenwänden geht jedoch bereits ein großer Teil dieser Informationen verloren. Durch digitale Kartierung von Abbauflächen, selbstaktualisierende geologische Modelle, Simulation von Erzbildungsprozessen und die Verbesserung von Datenstandards werden Bergbaudaten besser genutzt und Explorationsziele präzise vorhergesagt.
Im Projekt PARFEKD – Ressourcen- und energieeffiziente, kontinuierliche Rührwerksmahlung und Flotation mit innovativer inline-Partikelanalyse für eine nachhaltige Erzaufbereitung (Projektleiter Dr. Martin Rudolph)
In diesem Projekt geht es um neue Wege in der Rohstoffaufbereitung. Die Forschenden wollen energie- und ressourcenschonende Technologien bis zum Pilotmaßstab entwickeln. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Digitalisierung der Prozesse. Mithilfe moderner Inline-Messsysteme werden Partikel und Blasen in Echtzeit analysiert, um Mahlung und Flotation laufend zu verbessern.
STREAM – Strukturorientierte Entwicklung energieeffizienter Verfahren zur ressourcenschonenden Primärrohstoffgewinnung durch neue Aufbereitungs- und Modellierungsansätze (Projektleiter Dr. Lucas Pereira)
Da sich Erze oft stark in Struktur und Zusammensetzung unterscheiden und diese Mikrostruktur bei herkömmlichen Aufbereitungsverfahren meist nicht berücksichtigt wird, kommt es zu höherem Energieverbrauch und einer geringeren Ausbeute. Im Projekt werden daher Materialwissenschaft, Prozessmodellierung und Verfahrenstechnik kombiniert, um selektive Zerkleinerungs- und Flotationstechnologien zu entwickeln, die gezielt auf die Eigenschaften der Erze abgestimmt sind. Mithilfe von Softsensoren, Datenanalyse und maschinellem Lernen werden Prozesse kontinuierlich überwacht und optimiert – für mehr Energieeffizienz und höhere Wertstoffausbeute, insbesondere bei Lithium und Seltenen Erden.
NahGOLD – Nachhaltige und innovative Gewinnung von GOLD und strategischen Metallen aus polymetallischen Erzen (Projektleiter Dr. Ajay Bhagwan Patil)
Das Projekt entwickelt innovative und nachhaltige Verfahren zur Gewinnung von Gold und strategischen Metallen aus polymetallischen Erzen in Europa. Polymetallische Golderze enthalten neben Gold auch wichtige Metalle wie Zink, Bismut, Tellur und Selen. Der hohe Zinkgehalt stellt bisher eine technische Hürde dar. NahGOLD begegnet dieser Herausforderung mit neuartigen Aufbereitungs-technologien und metallurgischen Verfahren, die eine gezielte Abtrennung und Verwertung von Zink ermöglichen. Die entwickelten Prozesse werden im Pilotmaßstab erprobt und an europäischen Lagerstätten demonstriert.
Die Projekte werden mit insgesamt 6,8 Millionen Euro gefördert und haben eine Laufzeit von drei Jahren, nur das Connect-Projekt hat eine Laufzeit über den gesamten Maßnahmenzeitraum von 6,5 Jahren.
EGARoh_Junior Nachwuchsgruppen am HZDR
Insgesamt drei Nachwuchsgruppen konnte das HZDR in der Fördermaßnahme EGARoh_Junior einwerben. Alle Nachwuchsgruppen haben eine Laufzeit von fünf Jahren und werden mit insgesamt zehn Millionen Euro gefördert. Bis auf die Gruppe ECuFlot, welche am Institut für Fluiddynamik angesiedelt ist, sind alle Nachwuchsgruppen dem HIF zugeordnet. Beteiligt sind insbesondere Projektpartner aus rohstoffreichen Ländern, die strategische Rohstoffpartnerschaften mit der EU und Deutschland haben. Die Kooperationspartner außerhalb Europas umfassen Länder von Nord- und Südamerika über Afrika bis Australien.
REEHydroMin – Gewinnung von Seltenerdelementen aus Primärressourcen mittels nachhaltiger Hydrometallurgie
Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung einer skalierbaren, nachhaltigen und wettbewerbsfähigen Gewinnung kritischer Seltenerdelemente aus komplexen Primärrohstoffen. Dabei kommen innovative Techniken für Aufbereitungs- und Metallurgieverfahren zum Einsatz, um komplexe Seltenerd-Ressourcen aus Lagerstätten in Europa, Kanada (mit Brasilien) und Südafrika zu gewinnen. REEHydroMin wird außerdem ein akademisches Programm mit Schwerpunkt auf seltenen und weniger erforschten Metallen entwickeln, die für die Halbleiterindustrie in Deutschland bedeutend sind und dafür Nachwuchskräfte ausbilden.
PURE – Partikelbasierter Ansatz für eine nachhaltige Aufbereitung kritischer Rohstoffe zur Realisierung der Energiewende: Erzmikrostrukturgesteuerte Simulation von Aufbereitungsanlagen (Leiter Dr. Lucas Pereira)
Rohstoffe für Anlagen erneuerbarer Energien werden aus komplexen Erzen gewonnen. Die Komplexität der Erze ist dabei die Herausforderung, da die meisten derzeit zur Gewinnung verfügbaren Erzkörper von geringer Qualität sind, eine sehr variable räumliche Architektur aufweisen und durch komplexe Mineralassoziationen und Mikrostrukturen gekennzeichnet sind. PURE wird Technologien entwickeln, um die Ressourceneffizienz zu verbessern, Abfall zu minimieren und eine Prozessoptimierung in Echtzeit auf der Grundlage von Erz-Mikrostrukturen zu ermöglichen.
ECuFlot – Effiziente Kupferflotation in wasserknappen Regionen durch innovativen Einsatz von Prozesswasser (Leiter Dr. Milad Eftekhari)
Die Nachwuchsgruppe ECuFlot wird effizientere und wassersparende Flotationsstrategien für die Kupfergewinnung entwickeln. Im Fokus steht die Rückgewinnung sehr feiner Kupferpartikel, insbesondere von Partikeln kleiner als 20 Mikrometer aus geringhaltigen primären Kupfererzen sowie aus sekundären Kupferhüttenschlacken. Hintergrund ist, dass viele Kupferlagerstätten in Regionen mit Wasserknappheit liegen, während die Kupferflotation traditionell große Mengen Wasser benötigt. Bergwerke setzen daher zunehmend recyceltes Wasser ein. Durch Wasserrecycling hervorgerufene Änderungen der Wasserchemie, insbesondere des Salzgehalts und die spezifische Ionenzusammensetzung, können die Flotationsleistung jedoch stark beeinflussen. ECuFlot untersucht, wie sich diese Wasserchemie letztlich auf die Kupferrückgewinnung auswirkt. Ziel ist die Entwicklung übertragbarer Strategien für eine ionensensitive und salztolerante Flotation, die zuverlässig mit recyceltem Prozesswasser betrieben werden kann.
Die Bewilligung einer weiteren Nachwuchsgruppe am HIF steht noch aus.
Kontakt
Dr. Nicole Körtge | Abteilung Aufbereitung
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 4407 | E-Mail: n.koertge@hzdr.de
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Weiterführende Links
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