Newsletter 2024/03 vom 12.09.2024

Kooperation mit dem Geologischen Dienst von Chile verlängert

Die BGR und der Geologische Dienst von Chile, SERNAGEOMIN, haben ihre bestehende Kooperation um weitere fünf Jahre verlängert. BGR-Vizepräsident Prof. Dr. Volker Steinbach und der Direktor von SERNAGEOMIN, Patricio Aguilera Poblete (Foto links), unterzeichneten im Rahmen des deutsch-chilenischen Wirtschaftstages in Berlin in Anwesenheit des chilenischen Staatspräsidenten Gabriel Boric, des chilenischen Wirtschaftsministers Nicolás Grau Veloso und der Parlamentarischen Staatssekretärin beim Bundesminister für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), Dr. Franziska Brantner, eine entsprechende Vereinbarung.

Bereits seit 2014 pflegen beide Institutionen eine enge Zusammenarbeit im Bereich der mineralischen Rohstoffe. Der Fokus der bisherigen Arbeiten richtete sich auf die ökonomische Bewertung und auf die Wiederaufbereitung von Rückständen aus der Kupferproduktion. Für die künftige Kooperation sind gemeinsame Untersuchungen und Bewertungen von Primärlagerstätten zu Lithium und Kupfer im Gespräch.

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Zentrale Anlaufstelle für Rohstoffe unterstützt Unternehmen

GDeutschen Unternehmen soll zukünftig der Zugang zu Rohstoffen erleichtert werden. Eine neue „Zentrale Anlaufstelle Rohstoffe“ unterstützt Firmen bei Fragen der Rohstoffversorgung. Die Einrichtung ist ein Beratungsangebot der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) in der BGR in Kooperation mit der Außenwirtschaftsagentur des Bundes, Germany Trade and Invest (GTAI), und der Deutschen Industrie- und Handelskammer (DIHK).

Sie fungiert als zentrale Anlaufstelle für Unternehmen mit Rohstoffbedarf sowie für Anbieter von Rohstoffen. Der Fokus liegt sowohl auf mineralischen Rohstoffen und verarbeiteten Zwischenprodukten als auch auf Kreislaufwirtschaft und Recycling. Die Anlaufstelle ist in das German Mining und Resources Network integriert – ein Zusammenschluss von acht internationalen Kompetenzzentren für Bergbau und Rohstoffe der Auslandshandelskammern (AHK) sowie der DERA und der GTAI. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unterstützt die Aktivitäten des Netzwerkes finanziell und flankiert diese.

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Neues Verfahren zur energiesparenden Gewinnung von Kobalt und Nickel aus Lateriterzen

Die BGR hat in einem deutsch-brasilianischen Projekt ein energiesparendes Verfahren zur Gewinnung von Kobalt und Nickel aus Lateriterzen entwickelt. Dabei handelt es sich um eine biohydrometallurgische Methode, die auf einer Kombination innovativer Biolaugungs- und effizienter Metallrückgewinnungstechniken basiert.
An dem erfolgreichen Vorhaben waren neben der BGR, die das Projekt koordinierte, auch die G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft aus Sachsen, der Geologische Dienst von Brasilien sowie zwei Bergbaufirmen und ein Forschungsinstitut aus dem südamerikanischen Land beteiligt. Das Verbundvorhaben mit dem Namen „BioProLat“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programmes „CLIENT II – Internationale Partnerschaften für nachhaltige Innovationen“ gefördert.
Vor dem Hintergrund der global wachsenden Nachfrage nach Kobalt und Nickel hat der Abbau von Lateriterzen in den letzten Jahren sehr stark zugenommen. Heute stammen allein fast 80 % der weltweiten primären Nickel-Produktion aus der Lateritverarbeitung. Bei der üblichen Gewinnung der beiden Rohstoffe durch Pyrometallurgie oder Hochdruck-Säurelaugung fallen hohe Energie-, Reagenzien- und Ausrüstungskosten an.
Als Alternative wurden im Projekt BioProLat für die Entwicklung der Biolaugung acidophile Bakterien (Acidithiobacillus) genutzt, die in der Lage sind, bestimmte Kobalt- und Nickel-tragende Mineralphasen in Lateriterzen aufzulösen. Experimente zur Biolaugung von verschiedenen Lateriterzen in Bioreaktoren führten nach 15 Tagen bei beiden Metallen zu einer maximalen Extraktion von jeweils 83 %. Bei einer nachgelagerten Aufbereitung der metallreichen Laugungslösung gelang eine aufeinanderfolgende Ausfällung und Trennung von Kobalt und Nickel sowie von Eisen, Aluminium, Mangan und Magnesium und somit eine komplette Verwertung des Erzes. Die Projektergebnisse wurde bereits auf mehreren Konferenzen präsentiert und in peer review-Artikeln in Fachzeitschriften veröffentlicht.

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Neue Auflage der Bodenkundlichen Kartieranleitung erschienen

Die Bodenkundliche Kartieranleitung (KA) ist die verbindliche Anleitung zur Beschreibung von Böden und zur Bodenkartierung in Deutschland. Jetzt ist die sechste Auflage erschienen. Die KA 6 wurde komplett überarbeitet und erweitert. Neu sind nicht nur das Erscheinungsbild und die praktische Aufteilung auf zwei Bände. Auch inhaltlich bietet die KA 6 eine Reihe zusätzlicher Informationen.
So wurden die Möglichkeiten der Bodenbeschreibung an den aktuellen Datenbedarf angepasst und auf das Thema Bodenschutz erweitert. Der didaktisch verbesserte Aufbau der Kartieranleitung soll zu einer verbesserten Qualität der erhobenen Daten beitragen und eine erleichterte Verwendung der Substratsystematik ermöglichen. Die Bodensystematik wurde gestrafft, um einige neue Bodentypen erweitert und – wie auch die Definition der Bodenhorizonte – auf diagnostische Kriterien umgestellt. Neu ist bei der KA 6 auch die Möglichkeit der Beschreibung von Humushorizonten und die Fassung der Humusformen in einer eigenen Systematik. Die Tabellen für die Datenauswertung, insbesondere zum Bodenwasserhaushalt, wurden auf neuer Datengrundlage komplett überarbeitet und Dreiecksdiagramme zur Abschätzung von Wasserhaushaltsparametern im Gelände ergänzt.
Die neue Kartieranleitung wurde von der BGR, den Staatlichen Geologischen Diensten und Arbeitsgruppen wissenschaftlicher Fachgesellschaften (Deutsche Bodenkundliche Gesellschaft, Gesellschaft für Moor- und Torfkunde) erarbeitet. Sie ist im Buchhandel oder direkt über den Schweizerbart-Verlag erhältlich.

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Repräsentative Beprobung von Mikroplastik in Böden

Aktuell gibt es keine normierte Methode zur repräsentativen Erfassung von Plastikgehalten in Böden. Im Rahmen des Projekts SOSMA (SOil Sampling for Microplastic Analysis) hat die BGR jetzt gemeinsam mit anderen Forschungseinrichtungen unterschiedliche Verfahren zur Beprobung des Bodens untersucht. Dabei standen sowohl die Entnahme als auch die Vorbehandlung von Proben im Blickpunkt.

Dazu wurde auf einem Ackerstandort in Norddeutschland ein großes Probenkollektiv entnommen. Neben einer Charakterisierung der Plastikpartikel (Anzahl und Polymermasse) wurden auch Messungen zu relevanten Bodeneigenschaften durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass es bei der Verteilung der Plastikpartikel im Boden keine räumlichen Muster gibt – man spricht in der Geostatistik in diesem Fall von einem Nugget-Variogramm. Der Variationskoeffizient von Plastik übersteigt mit > 200 % deutlich die Variabilität der Bodeneigenschaften (2.3 % – 28 %, n = 20), was bedeutet, dass zur Ableitung eines repräsentativen Wertes eine größere Probenanzahl entnommen werden muss.

Die Auswertung der Daten ist noch nicht final abgeschlossen. Ziel des Projekts sind konkrete Empfehlungen zur Verwendung von standardisierten Probenahmedesign (stratifizierte Zufalls-Beprobung, Satelliten-Beprobung). Die Erkenntnisse des Projekts sollen dabei helfen, repräsentative und reproduzierbare Messwerte als Grundvoraussetzung für eine Risikobewertung einzuordnen.

An dem vom Umweltbundesamt (UBA) finanzierten Projekt waren neben der BGR auch die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) sowie die Leibniz Universität Hannover und die University of Glasgow beteiligt.

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Tagung zur Nutzung von Erdwärme aus tieferen Gesteinsschichten

Geothermie ist ein wichtiger Eckpfeiler der Wärmewende. Neben der oberflächennahen Geothermie gewinnt auch die Nutzung von Erdwärme aus tieferen Gesteinsschichten (ab 1.000 Meter) zunehmend an Bedeutung, wie auch die 15. Norddeutsche Geothermietagung im GEOZENTRUM Hannover deutlich machte. Bei der von der BGR federführend organisierten Veranstaltung diskutierten rund 180 Vertreterinnen und Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft und Kommunen über die neuesten Entwicklungen im Bereich der Tiefen Geothermie. Themen waren aktuelle Projekte und Forschungsergebnisse, Innovationen in der Tiefbohrtechnik, rechtliche Rahmenbedingungen und Fördermöglichkeiten sowie Beispiele für die kommunale Wärmeplanung.

„Tiefe Geothermie bietet ein enormes Potenzial für die nachhaltige Energiegewinnung und spielt eine entscheidende Rolle in der regionalen Energiewende“, sagte Nicole Schubarth-Engelschall, Leiterin der BGR-Abteilung „Unterirdischer Speicher- und Wirtschaftsraum“, bei der Eröffnung der Tagung. Dort stellte die BGR das von ihr koordinierte Verbundvorhaben „Warm-Up“ vor. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finanzierte Projekt begleitet den Ausbau der mitteltiefen Geothermie in hydrothermalen Systemen und unterstützt dabei Kommunen und Energieversorger. Die Explorationskampagne der Bundesregierung zielt darauf ab, die geothermischen Ressourcen systematisch zu erkunden und nutzbar zu machen. Ziel sind 100 Geothermieanlagen in Deutschland bis 2030.

Mitveranstalter der Norddeutschen Geothermietagung waren das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG), das LIAG-Institut für Angewandte Geophysik und die Wirtschaftsentwicklungsgesellschaft von Stadt und Region Hannover, hannoverimpuls. Die Konferenz wurde in Kooperation mit der Deutschen Wissenschaftlichen Gesellschaft für nachhaltige Energieträger, Mobilität und Kohlenstoffkreisläufe e.V. (DGMK) durchgeführt. Als Veranstaltungsreihe bietet die Norddeutsche Geothermietagung seit 2008 eine Informations- und Diskussionsplattform für das gesamte Themenspektrum der Erdwärmegewinnung. Fragestellungen zur oberflächennahen und tiefen Geothermie werden im jährlichen Wechsel behandelt.

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Neue BGR-Studie zur Bewertung von Salzstrukturen für die Standortauswahl

Im Auftrag der Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) hat die BGR eine Methode entwickelt, die eine differenziertere Bewertung von Salzstrukturen im Standortauswahlverfahren für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle ermöglicht. Ziel der Entwicklung war es, den Anteil homogener Steinsalzbereiche und die Variabilität ihrer Lagerungsverhältnisse besser abzuschätzen und bewerten zu können.

Basierend auf einer Literaturstudie und den Erkenntnissen aus der Erkundung von Salzlagerstätten in Deutschland wurden von der BGR verschiedene geologische Faktoren unterschiedlicher Relevanz ermittelt, die Einfluss auf den internen Aufbau von Salzdiapiren bzw. die Verteilung von Steinsalzbereichen haben. Die entwickelte Methode bietet im Rahmen der repräsentativen vorläufigen Sicherheitsuntersuchungen die Möglichkeit, Teilgebiete im steil stehenden Steinsalz hinsichtlich ihrer geologischen Voraussetzungen für das Vorkommen größerer Wirtsgesteinsbereiche mit Barrierefunktion (zum Zweck der späteren Ausweisung eines einschlusswirksamen Gebirgsbereichs) systematisch zu bewerten.

Die BGE hat im ersten Schritt der Phase I des Standortauswahlverfahrens 60 Teilgebiete in Salzstrukturen („Steinsalz in steiler Lagerung“) für einen möglichen Endlagerstandort ausgewiesen. Diese Salzstrukturen sind durch Mobilisierung von Salzgesteinen im Untergrund entstanden und weisen durch die damit verbundene Verfaltung einen teilweise komplexen Aufbau auf. Neben Steinsalz kommen auch andere Gesteine in Salzstrukturen vor. Für die Prognose der Anteile und der räumlichen Verteilung von Wirtsgesteinen mit Barrierefunktion stellt diese Internbauvariabilität eine besondere Herausforderung dar, da zudem für die ermittelten Teilgebiete nur wenig relevante ortsspezifische Daten vorliegen. Die von der BGR entwickelte Untersuchungsmethode soll die notwendige Bewertung verbessern.

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Zur Clay Conference 2024 wurden mehr als 350 wissenschaftliche Beiträge eingereicht

Die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) richtet in Kooperation mit der BGR vom 25. bis 28. November 2024 in Hannover die “9th International Conference on Clays in Natural and Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement” aus. Bei der „Clay Conference“ werden aktuelle Forschungsergebnisse zu den Eigenschaften und zur Eignung von tonigen Wirtsgesteinen und tonhaltigen geotechnischen Barrieren für die Endlagerung von radioaktiven Abfällen diskutiert. Zu den einzelnen Themen sind insgesamt mehr als 350 wissenschaftliche Beiträge eingereicht worden.

Im Anschluss an die Konferenz gibt es im Rahmen des wissenschaftlichen Begleitprogramms die Möglichkeit, an Exkursionen zu Bergwerken der BGE teilzunehmen und verschiedene Labore der BGR zu besuchen. Dieses Rahmenprogramm findet am 28. und 29. November statt.

Bis zum 27. September kann bei der Anmeldung noch der Frühbucherrabatt genutzt werden.

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Erfolgreicher Abschluss von Projekten in Jordanien, Sambia, Laos und Zentralamerika

In der „Technischen Zusammenarbeit“ (TZ) hat die BGR mehrere Vorhaben erfolgreich beendet.

Zum Abschluss des aktuellen Grundwasser-Projekts in Jordanien stellte die BGR mit den Partnerbehörden in Amman eine Untersuchung zur Bewertung der Kosten für die Grundwasserförderung vor. Die Produktionskosten sind in dem wasserarmen Land, das seine Versorgung im Wesentlichen aus Grundwasserressourcen deckt, von zentraler Bedeutung. So führen die ständig sinkenden Grundwasserspiegel zu immer höheren Kosten bei der Förderung. Eine im Projekt erarbeitete Bestandsaufnahme des spezifischen Energiebedarfs der einzelnen Brunnenfelder bietet jetzt die Möglichkeit, auf Grundlage der ermittelten Kosten für die Wasserproduktion auch monetäre Verluste infolge von geringeren Förderraten zu quantifizieren. Daraus lassen sich wiederum gezielte Investitionen in das Brunnensystem ableiten, mit denen die Bewirtschaftung verbessert wird und langfristig Kosten eingespart werden können. In einem sich anschließenden neuen Projekt steht die Landwirtschaft als größter Nutzer von Grundwasser in Jordanien im Fokus.

Das Team des Grundwasser-Projekts in Sambia präsentierte seine Ergebnisse bei der „Zambian Water Forum and Exhibition“ (ZAWAFE) in Lusaka (Foto). Bei der Veranstaltung unterstrich die Deutsche Botschafterin in Sambia, Anne Wagner-Mitchell, noch einmal die Notwendigkeit eines nachhaltigen Grundwassermanagements in dem Land, dessen starkes Bevölkerungswachstum – neben häufigen Dürren und den Folgen des Klimawandels – sich zunehmend belastend auf die Grundwasserressourcen auswirkt. So wurden in dem aktuellen BGR-Projekt Aktivitäten zur Eindämmung der Verschmutzung der Grundwasserressourcen in der Hauptstadt Lusaka umgesetzt. Dazu gehörten ein umfangreiches Capacity Building-Programm und technische Maßnahmen zur Ausweisung von Grundwasserschutzzonen. Im Fokus eines sich anschließenden neuen Projekts in Sambia steht eine verbesserte Wasserversorgung in der vom Klimawandel besonders betroffenen Südprovinz.

Im beendeten Regionalprojekt mit dem zentralamerikanischen Integrationssystem SICA hatte die BGR den Staatenverbund bei der Erhebung und Bereitstellung von Informationen über das Nutzungspotential geothermischer Ressourcen im Hinblick auf kommunale Planungsprozesse und den Wissenstransfer unterstützt. In mehreren Pilotgebieten wurde mit ausgewählten geowissenschaftlichen Methoden Daten zur Identifizierung und Charakterisierung geothermischer Ressourcen vor allem in Bezug auf hydrothermale Quellen erhoben. Zentralamerika verfügt durch seine Lage am pazifischen Feuerring über ein hohes geothermisches Potenzial und setzt beim weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien stark auf die Nutzung von Erdwärme zur Stromerzeugung sowie auf die Direktnutzung für thermische Anwendungen u. a. in der Agrarindustrie.

In Laos beendete die BGR ihre technische Zusammenarbeit im Bergbaubereich nach insgesamt 13 Jahren. Der Bergbau ist – neben der Energieerzeugung durch Wasserkraft – wichtigster Industriesektor des Landes. So wurde im aktuellen Laos-Projekt die bereits begonnene Entwicklung des laotischen Bergbaus zu mehr Nachhaltigkeit weiter unterstützt. Im Fokus standen neue Management-Instrumente für die Bergbauaufsicht. Dazu gehörten der Aufbau einer Bergbaudatenbank, die Erstellung bergbaulicher Strategien und Regulierungen sowie die Einführung einer Bergbauinspektion und eines Sanktionierungssystems. Zudem wurde die bergbaufachliche Fortbildung gestärkt und durch eine gezielte Öffentlichkeitsarbeit auf die Notwendigkeit eines nachhaltigen Bergbaus aufmerksam gemacht.

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Der Marmor des Taj Mahal

Wenn es um Marmor geht, dann verknüpft der Laie in Europa diesen Begriff zumeist mit der Farbe Weiß und mit Carrara. Natürlich gibt es Marmor auch an vielen anderen Orten in der Welt und in vielen anderen Farbvarianten – selbst in der Region Carrara. Weißer Marmor steht jedoch für Eleganz und Perfektion. Es ist das Material für die Skulpturen der Antike, von Bernini und Michelangelo und es ist geknüpft an eines der bekanntesten Bauwerke auf unserer Erde: das Taj Mahal, dessen Makrana-Marmor unser aktuelles „Sammlungsobjekt des Quartals“ ist.
Das emotionale Erlebnis beim Anblick des Taj Mahal wird vertieft durch das Wissen um die Herkunft des Marmors aus Makrana, einem Ort ca. 300 Kilometer westlich von Agra und dem Taj Mahal. Der Makrana-Marmor ist ein proterozoischer, mittel- bis grobkristalliner Calcit-Marmor, meist weiß mit grauen und schwarzen Adern, aber auch mit rosa und bräunlichen Varietäten. Für die repräsentativen Bauten war meist die weiße Varietät gefragt.
Das Marmorvorkommen ist ca. 13 Kilometer lang und maximal 1,6 Kilometer breit. Der Abbau begann vor 400 Jahren an der Oberfläche und folgte dann dem Einfallen des Marmors in die Tiefe. Im Laufe der Jahrhunderte gab es Hunderte von Steinbrüchen in diesem kleinen Gebiet. Das Dorf Makrana entstand und lebt bis heute vom Abbau und der Verarbeitung des Marmors. Heute sind noch 26 Steinbrüche aktiv, die bis in eine Tiefe von ca. 50 Meter abbauen – sowohl mit einfachen manuellen Methoden als auch mit modernen Seilsägen. Verarbeitende und verkaufende Firmen sind nicht zählbar in und um Makrana.
Der Abbau und die Verwendung des Makrana-Marmors sind eng geknüpft an das Mogulreich (1526-1858) und seine, vor allem im 17. Jahrhundert entstandenen, repräsentativen Bauten. Die Krone der Mogularchitektur und der Verwendung des Makrana-Marmors stellt das Grabmal für Mumtaz Mahal dar, die 1631 mit 38 Jahren verstorbene Frau des Großmoguln Shah Jahan. Das Taj Mahal wurde 1648 nach 16 Jahren Bauzeit fertiggestellt. Elefanten sorgten für den Transport des Marmors aus den Steinbrüchen. Der Kern des Grabmals besteht aus Ziegelmauerwerk, seine Verkleidung – innen wie außen – aus Makrana-Marmor. Die Außenfassaden und auch die Grabmäler im Inneren sind mit Reliefs und vor allem mit vielfarbigen Inkrustationen im Pietra dura-Stil von größter Feinheit verziert. Dabei finden sich bunte florale Motive, wie z. B. Lilien und Rosen, aber auch Inschriften mit Passagen aus dem Koran in schwarzem Stein auf weißem Grund.
Eine Platte des Makrana-Marmors befindet sich, neben vielen anderen Marmoren aus aller Welt, in der Naturwerkstein-Sammlung der BGR in Berlin.

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