Grubenwässer als Rohstoffquelle für Smartphones
Tausende Haushalte könnten in Nordrhein-Westfalen mit der Energie aus dem Grubenwasser stillgelegter Zechen geheizt werden. Erste Pilotprojekte wurden bereits realisiert. So gewinnt das Energie-Erlebnismuseum Energeticon im ehemaligen Aachener Steinkohlerevier Wärme aus der Tiefe. Dazu wird das Grubenwasser der früheren Zeche Anna angezapft. In 860 m Tiefe ist es dort 26°C warm.
Grubenwässer als Rohstoffquelle für Smartphones, Laser oder Windgeneratoren? Ein neues Verfahren soll das ermöglichen. Bild: Piabay/MichaelGaida
Saure Grubenwässer, die in Kohle- und Erzbergwerken sowie an Berghalden anfallen, enthalten aber nicht nur Energie in Form von Wärme, sondern auch wertvolle Rohstoffe wie Mineralien, Metalle und seltene Erden. Mit einem Verfahren, das Forscher an der Pennsylvania State University entwickelt haben, sollen sich diese jetzt zu fast 100 Prozent zurückgewinnen lassen. Bisherige Behandlungsmethoden schafften allenfalls 70 Prozent, berichtet der Nachrichtendienst Pressetext Deutschland.
Ohne seltene Erden gäbe es keine Smartphones, Laser oder Windgeneratoren. Fast alle Industriestaaten müssen diese Metalle importieren, meist aus China, das 85 Prozent des Marktes beherrscht. Die Rückgewinnung aus Abwässern würde diese Abhängigkeit ein wenig verringern, ebenso wie ein kluges Recycling.
Doch wie funktioniert das Verfahren: Traditionell werden saure Grubenwässer mit gelöschtem Kalk versetzt. Dieser neutralisiert die Flüssigkeit. Gleichzeitig verwandeln sich die darin enthaltenen Metalle in Hydroxide, das sind Feststoffe, die abgeschieden werden. In manchen Ländern werden sie jedoch gar nicht behandelt, sodass sie die Umwelt massiv belasten. „Unsere Arbeit zeigt, dass wir das Problem durch eine Modifizierung der bisherigen Behandlungstechnik lösen können“, sagt Mohammad Rezaee, Assistenzprofessor für Bergbau-Engineering. Gleichzeitig sänken die Kosten für die Behandlung durch den Erlös der zurückgewonnenen Metalle.
Die höhere Recyclingquote gelang Rezaees Team, indem es zusätzlich zu gelöschtem Kalk CO2 in die Wässer leitete. Den Kalk dosierten sie so, dass die Neutralität der Wässer in zwei Stufen erreicht wird. Zunächst wird ein pH-Wert von 5 erreicht. In diesem Zustand gibt das Abwasser 90 Prozent des darin enthaltenen Aluminiums frei. Beim pH-Wert 7, also Neutralität, lassen sich 85 Prozent der seltenen Erden abschöpfen. Das CO2 verwandelt die Metalle in feste Minerale, die als Carbonite bezeichnet werden.
Die Metalle gelangen durch eine Kette von chemischen Reaktionen in die Grubenwässer. Zunächst reagiert Eisensulfid (Pyrit), das durch die Bergbauaktivitäten freigelegt wird, mit Luft und Wasser, um dann zu Schwefelsäure zu oxidieren. Diese zersetzt das Gestein, das einen bunten Strauß an Metallen enthält, allerdings in sehr niedriger Konzentration.
