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Forschungsprojekt: Wertstoffgewinnung aus Grubenwasser

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Autor: Isabell Hochstrat

Forschungsprojekt: Wertstoffgewinnung aus Grubenwasser
Der Rote Graben in Freiberg. (Quelle: Hess/HZDR)

In dem Großforschungsprojekt „rECOmine ZauBer“ untersucht die TU Bergakademie Freiberg gemeinsam mit vier regionalen Firmen bis Ende 2024 neue ökologische und reststofffreie Recyclingtechnologien für Grubenwasser und -schlämme in Sachsen. Das Projekt ist bis Ende 2024 mit etwa 1 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Die Ansätze sind vielversprechend.

Ziel: Aufbereitung wichtiger Rohstoffe

Bisher werden Bergbauschlämme und Grubenwasser fast ausschließlich als schadstoffhaltige Abfälle betrachtet. Dabei stecken in ihnen Rohstoffe wie Aluminium, Eisen oder Zink. Diese wollen die Partner:innen im Verbundvorhaben extrahieren und die Reststoffe zu nachhaltigen Zukunftsmaterialien für die moderne Industrie und Wirtschaft weiterverarbeiten.

Filtrieren statt Ausbaggern

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 z.B. der alten Halde am Davidschacht. Um die Schlammablagerungen nicht teuer und aufwendig ausbaggern und anschließend auf Deponien entsorgen zu müssen, werden sie einfach in eine Filterpresse gepumpt und entwässert. Dafür führen die Forschenden das Wasser und die Schlämme über mehrere Membranen. Diese trennen die festen Bestandteile ab und entfernen in einem weiteren Schritt enthaltene Schwermetalle.

Bindung mittels Geopolymeren

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 Geopolymere überführt, also anorganische Bindemittel mit Eigenschaften, die Zement gleichkommen oder diesen sogar übertreffen. Am Ende entsteht ein stabiles betonartiges Material.

Die Arbeit mit Geopolymeren ist nicht neu – die Verbindung mit Bergbauschlämmen allerdings schon. „Unser bereits zum Patent angemeldeter Ansatz bietet mit der allein aktuell im Roten Graben in Sachsen geschätzten Menge an Schlamm von 13.000 m³ vielversprechendes Potential für die Entwicklung eines ökonomischen Verfahrens“, erklärt Prof. Dr. Martin Bertau vom Institut für Technische Chemie an der TU Bergakademie Freiberg. 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.

Demonstrationsanlage im 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 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.

Projektpartner aus der Region

Neben der TU Bergakademie Freiberg unter Einbeziehung verschiedener Institute sind die Intec Gesellschaft für Injektionstechnik mbH & Co. KG, die Saxonia Standortentwicklungs – und – Verwaltungsgesellschaft MBH, die G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft MBH und die Befesa Zinc Freiberg GmbH an dem Verbundvorhaben beteiligt.

Weitere Informationen zum Projekt unter www.recomine.de

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