Abiotische Rohstoffe schonend gewinnen

LKW und Bagger beim Abbau abiotischer Rohstoffezum Vergr??ern anklicken
Abbau abiotischer Rohstoffe
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Weltweit werden Jahr für Jahr mehr abiotische Rohstoffe aus der Natur entnommen. Sie werden zu Rohmaterial aufbereitet und verarbeitet, um den stetig steigenden Bedarf der Weltwirtschaft zu stillen. Dieser Trend versch?rft die globalen Umweltprobleme wie den Klimawandel, die Bodendegradation oder den Verlust an biologischer Vielfalt zunehmend in ?kologisch sensiblen Gebieten.

Inhaltsverzeichnis

 

Nachhaltiger Umgang mit Rohstoffen

Um die Belastung der Umwelt bei der Gewinnung von Rohstoffen auf ein vertr?gliches Ma? zu reduzieren, werden verschiedene Strategien verfolgt. In Produktion und Konsum müssen wir Rohstoffe sparsamer und effizienter nutzen. Auch die Abfallwirtschaft? und die gesetzlichen Regelungen zur Produktverantwortung leisten einen wesentlichen Beitrag, indem Prim?rrohstoffe durch Sekund?rrohstoffe ersetzt werden. Ein weiterer Weg ist, direkt bei der Gewinnung der Prim?rrohstoffe anzusetzen, die h?ufig mit enormen Umweltbelastungen einhergeht. Deutschland ist als exportorientiertes Industrieland, das viele rohstoffintensive Güter wie Autos und Maschinen exportiert, im hohen Ma?e auf die Versorgung mit Prim?rrohstoffen angewiesen. Ein Gro?teil der in Deutschland ben?tigten nichtmetallischen, mineralischen Rohstoffe (Sand, Kies, einige Industriemineralien) werden im Land gewonnen. So kann eine Eigenversorgung ganz oder anteilig sicherstellt werden. Hingegen ist Deutschland bei den Metallrohstoffen, einzelnen Industriemineralien und Energierohstoffen sowie den aus ihnen gewonnenen Erzeugnissen sehr stark vom Import abh?ngig. Demnach tritt ein gro?er Teil der Umweltbelastungen, die aufgrund des Rohstoffbedarfs der deutschen Wirtschaft entstehen, im Ausland auf. Aus einer Lebenszyklusperspektive tragen wir eine Teilverantwortung für diese Umweltbelastungen. Das Umweltbundesamt setzt sich daher dafür ein, dass ?kologische und soziale Aspekte bei der Weitentwicklung der deutschen Rohstoffstrategie st?rker berücksichtigt werden. Es unterstützt die Weiterentwicklung und Verbreitung von international anerkannten Umwelt- und Sozialstandards und der besten verfügbaren Techniken? (BVT) bei der Rohstoffgewinnung.

Umweltwirkungen im Lebenszyklus eines Projekts zur Rohstoffgewinnung

Ein Projekt zur Gewinnung von Rohstoffen durchl?uft typischerweise mehrere Lebenszyklusphasen. Von der Erkundungsphase (Exploration), über die Erschlie?ungs- und die Abbauphase bis hin zur Schlie?ungs- und Nachsorgephase treten viele unterschiedliche Umwelteinwirkungen auf. Wesentlich sind hier der Eingriff in den Naturhaushalt und seine Auswirkungen auf die ⁠Biodiversit?t⁠, der Eingriff in den Wasserhaushalt, der Umgang mit Bergbauabf?llen, der Energiebedarf sowie Emissionen von Schadstoffen in Wasser, Boden und Luft. Auspr?gung und Ausma? der verursachten Umweltauswirkungen variieren sehr stark in Abh?ngigkeit


???? rohstoffspezifischer,
???? technologischer,
???? politisch-institutioneller,
???? gesellschaftlicher,
???? ?kologischer Faktoren.

Die Umweltwirkungen der Rohstoffgewinnung treten über einen langen Zeitraum und w?hrend der Abbauphase entlang einer zeitgleich laufenden, aber h?ufig r?umlich verteilten Prozesskette auf, die sich vom Abbau über die Aufbereitung bis zur Veredelung erstreckt. Beim Schritt von der Exploration zur Erschlie?ungs- und Abbauphase steigen in der Regel die Umwelteinwirkungen deutlich. Sofern eine effektive Nachsorge stattfindet, nehmen sie dann w?hrend der Schlie?ungs- und Sanierungsphase des Rohstoffgewinnungsstandorts in der Regel wieder ab.

Erkundungsphase

Bei der Exploration wird mit geologischen, geochemischen und geophysikalischen Verfahren untersucht, ob ein Rohstoffvorkommen technisch und wirtschaftlich abgebaut werden kann. Die Eingriffe in die Natur umfassen Suchbohrungen, Probenahmen, erste Schürfarbeiten, Aufbereitungsversuche. Diese Phase geht mit vergleichsweise geringen Umwelteinwirkungen einher.

Erschlie?ungsphase

In der relativ kurzen Erschlie?ungsphase (oder auch Vorbetriebsphase) werden die Vorbereitungen getroffen, um die Lagerst?tte abzubauen. Es wird die für den Betrieb erforderliche Infrastruktur wie Verkehrswege, Leitungen, Geb?ude und Anlagen errichtet. Es werden F?rder- und Aufbereitungsanlagen installiert und gegebenenfalls Schlammteiche für Aufbereitungsrückst?nde (Tailings) angelegt. Abh?ngig von der Lage und dem Umfeld der Lagerst?tte kann der Infrastrukturbedarf erheblich variieren: von der Errichtung der betrieblichen Infrastruktur über den Bau von Fernstra?en, Eisenbahnstrecken, H?fen, Flugh?fen, Kraftwerken, Wasserwerken bis hin zu ganzen St?dten mit Schulen und Krankenh?usern. Dementsprechend variieren auch die Umwelteinwirkungen der Erschlie?ungsphase.

Im Tagebau werden in der Vorbetriebsphase die oberen Gesteinsschichten ohne oder mit sehr geringem Wertgehalt abgetragen, um die Lagerst?tte freizulegen und die Rohstoffe abbauen zu k?nnen. Dabei entstehen h?ufig gro?e Mengen Abraum, die auf gro?fl?chigen Halden abgeladen werden. Dies ver?ndert nachhaltig das Landschaftsbild und nimmt Fl?chen- und Naturraum in Anspruch. Von den Abraumhalden geht in Abh?ngigkeit der genannten Einflussgr??en auch ein Gef?hrdungspotenzial für Wasser, Boden und Luft aus. M?gliche negative Umwelteinwirkungen sind die ⁠Emission⁠ von St?uben, die Freisetzung saurer Bergbauw?sser und die Mobilisierung von Schwermetallen und Radionukliden. Im Tiefbau werden die Sch?chte und Stollen in den Berg getrieben, um die Lagerst?tte zu erschlie?en. Auch hier fallen, wenn auch im geringeren Umfang als im Tagebau, Rückst?nde in Form von wertlosem Taubgestein? an, die zun?chst überirdisch aufgehaldet werden.

Abbauphase

In der Abbauphase (oder auch Betriebsphase) werden die Rohstoffe der Lagerst?tte über einen l?ngeren Zeitraum (mehrere Jahre bis Jahrzehnte) abgebaut. Die h?ufig extremen Umwelteinwirkungen des Rohstoffabbaus und der nachfolgenden Prozesse der Rohmaterialherstellung werden im n?chsten Abschnitt detailliert beschrieben.

Schlie?ungs- und Nachsorgephase

In der Nachbetriebsphase wird das Bergwerk geschlossen und die Anlagen werden in der Regel demontiert. Als Folge des Bergbaus kann es zu chronischen Belastungen der Umwelt, langfristigen Umweltauswirkungen, irreversiblen Umweltver?nderungen und dauerhaft nicht nachnutzbaren Fl?chen kommen. Ob und in welchem Ausma? dies passiert, wird ma?geblich von der Betriebspraxis in der Betriebsphase sowie Art und Umfang der Ma?nahmen zur Sanierung und Rekultivierung bestimmt. Voraussetzung für eine erfolgreiche Nachsorge ist, dass die Genehmigung eines Bergbauprojektes an konkrete Nachsorgeauflagen (Rekultivierung, Standsicherheit, Sanierung) geknüpft ist.


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Das Beispiel Erzbergbau

Umweltwirkungen entlang der Wertsch?pfungskette: Vom Rohstoff zum Rohmaterial (Beispiel Erzbergbau)

Abbau

Der Abbau, also die Entnahme von Rohstoffen aus der Natur, ist der Schritt der Rohstoffwertsch?pfungskette, der am unmittelbarsten in die Natur eingreift. Die Umwelteinwirkungen sind jedoch stark von der Art des Bergbaus und der eingesetzten Techniken abh?ngig. Die Umwelteinwirkung eines Tagebaus ist in der Regel st?rker als bei der Rohstoffgewinnung Untertage (Tiefbau). Denn der Fl?chenbedarf ist gr??er, die Eingriffe in den Wasserhaushalt sind st?rker und die bewegten Erd- und Gesteinsmassen sind gr??er.

Als erster Verfahrensschritt des Erzabbaus wird das Erz und das Nebengestein unter anderem mit Sprengstoff gel?st. Das gel?ste Gestein wird mit elektrischen oder dieselbetriebenen Ger?ten verladen und anschlie?end zur Aufbereitungsanlage transportiert. Je nach Beschaffenheit des Rohstoffs werden hierfür kontinuierliche (F?rderb?nder, Rohrleitungen) oder diskontinuierliche (Fahrzeuge) Transportmittel eingesetzt. Das wertstoffarme, taube Nebengestein (Berge) wird entweder oberirdisch aufgehaldet oder wieder in die beim Tiefbau entstandenen Hohlr?ume verfüllt (Versatz). Die Halden k?nnen je nachdem, welche Vorsorgema?nahmen getroffen wurden und wie das Bergematerial beschaffen ist, die Umwelt stark belasten. Es k?nnen? saure Bergbauw?sser (Acid Mine Drainage) entstehen und toxische oder radioaktive Stoffe? in B?den und Gew?sser freigesetzt werden. Saure Bergbauw?sser aus Bergbauhalden (Abraum, Aufbereitungsrückst?nde, taubes Gestein) lassen sich verhindern oder zumindest verringern, wenn Rückst?nde mit unterschiedlichem Gef?hrdungspotenzial getrennt bewirtschaftet werden und potenziell Sauerwasser bildende Haldenabgedeckt werden. L?sst sich die Sauerwasserbildung nicht verhindern, k?nnen Ma?nahmen zur Kontrolle oder gegebenenfalls zur Behandlung getroffen werden.

Aufbereitung

Die anschlie?ende Aufbereitung hat zum Ziel, aus dem Rohstoff (Erz) ein handelsf?higes Produkt, ein Rohmaterial, (Erzkonzentrat) herzustellen. Die Prozesse zur Aufbereitung des Rohstoffs sind unter anderem abh?ngig vom Rohstoff, von den mineralogischen Randbedingungen, vom erwünschten Produkt und den folgenden Verarbeitungsprozessen. Prinzipiell lassen sich für Metallerze folgende Aufbereitungsschritte beschreiben:

In einem ersten Schritt wird das Erz energieaufw?ndig mit Hilfe von Brechern und Mühlen zerkleinert. Das erm?glicht die anschlie?ende Trennung von Wertmineral und Nebengestein. Dazu wird das gemahlene Stoffgemisch mit verschiedenen Verfahren getrennt, die auf den physikalischen oder physikochemischen Eigenschaften der Stoffe aufbauen. Der Wasser-, Energie- und Chemikalienaufwand variiert stark mit dem eingesetzten Verfahren beziehungsweise der gew?hlten Verfahrenskombination (Sedimentation, Flotation, Adsorption, Filtration, Laugung etc.). Dementsprechend variieren auch der Anfall von Abwasser und Abf?llen und die Emissionen in Luft und Wasser. Die Aufbereitung findet h?ufig direkt am Ort der Entnahme statt. Sie ist insbesondere bei niedrigkonzentrierten Metallerzen mit einem immensen Energie- und Wasserbedarf sowie ⁠Treibhausgas⁠- und Luftschadstoffemissionen verbunden. Die in gro?en Mengen anfallenden, zum Teil toxischen Schl?mme werden in riesige Sedimentationsbecken eingeleitet, stabilisiert und schlie?lich aufgehaldet. Durch einen Dammbruch, schlechte Abdichtung der Sedimentationsbecken oder unzureichende Stabilisierung der Schl?mme kann es zur Kontamination von Land- und Wasser?kosystemen kommen. Der ⁠Trend⁠, Erze mit immer niedrigerem Wertgehalt in gro?en Tagebauminen zu f?rdern, hat in den letzten Jahrzehnten zu einem deutlichen Anstieg an Aufbereitungsrückst?nden und Bergematerial geführt.

Die Verhüttung und Veredelung des aufbereiteten Rohmaterials (Erzkonzentrat) findet teilweise am Minenstandort statt, wird aber auch in Abh?ngigkeit der Transportkosten und der erwarteten Wertsch?pfung an weltweit verteilten Metallhütten und Raffinerien durchgeführt. Je nach Technik und Rohstoff fallen in dieser letzten Prozessstufe der Rohstoff-Rohmaterial-Wertsch?pfungskette Abf?lle (zum Beispiel Schlacken) an, Luftschadstoffe und Klimagase werden emittiert und toxische Stoffe in Wasser, Luft und Boden freigesetzt.

 

Was sind abiotische Rohstoffe?

Abiotische Rohstoffe sind alle Rohstoffe, die nicht biotisch sind - also nicht aus oder von Lebewesen stammen. Zu ihnen geh?ren fossile Energietr?ger, Erze und sonstige mineralische Rohstoffe, Baumineralien wie Sand, Kies, Steine sowie Industriemineralien wie Quarzsand, Kalisalze.? Abiotische Rohstoffe sind alle nicht erneuerbaren Materialien, die prim?r aus der Natur gewonnen werden, nicht weiter bearbeitet wurden und in einen Produktionsprozess eingehen k?nnen.

Fossile Energietr?ger stellen einen Sonderfall dar. Sie sind zwar aus ⁠Biomasse⁠ entstanden, die vor Jahrmillionen produziert wurde. Da sie aber erst durch sehr langsam ablaufende geologische Prozesse ihre heutige Beschaffenheit erlangt haben, werden sie zu den abiotischen Rohstoffen gez?hlt.