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entdeckt_02_2014

entdeckt 02 .14 FORSCHUNG WWW.HZDR.DE Stoffwechselprodukte statt Bakterien Anders als die Kupfererze in Chile ist der heimische Kupfer- schiefer sehr komplex. „Der Gehalt an Kupfer im Kupferschie- fer ist höher, aber das Metall ist sehr fein verteilt. Zudem ist das Erz in Deutschland oder Polen reich an Karbonaten und organischen Substanzen, die eine effiziente und ökologische Kupfergewinnung mit herkömmlicher Biolaugung unmöglich machen“, sagt Katrin Pollmann, Leiterin der Forschungsgrup- pe Biotechnologie am HIF und Projektleiterin von EcoMetals. „Würden wir das herkömmliche Bioleaching auf den Kupfer- schiefer anwenden, würde durch die entstehende Säure der pH-Wert in der Probe sinken. Als Folge würden sich die Kar- bonate im Erz lösen und der pH-Wert in den neutralen Bereich ansteigen. Und das wiederum vertragen die säureliebenden Organismen nicht.“ Deswegen entwickeln Katrin Pollmann und ihr Team – Wis- senschaftler aus dem HIF und aus dem Institut für Ressour- cenökologie am HZDR – ganz neue Lösungsansätze für das Bioleaching von Kupferschiefer. „Während sich unser Partner aus dem französischen Büro für Geologie und Bergbaufor- schung BRGM eher auf die klassische Laugung von vorbe- handelten Erzen konzentriert, belassen wir das Erz in einem neutralen Milieu und versetzen es direkt mit den Stoffwech- selprodukten der Bakterien“, so die Biologin. Solche Stoff- wechselprodukte sind organische Verbindungen wie beispiels- weise Zitronen- oder Oxalsäure. Sie eignen sich deshalb für das Laugen, weil sie gut mit den Metallen wechselwirken. Für ihre Untersuchungen nutzen die Wissenschaftler bereits aus der Umwelt isolierte Bakterienstämme, kultivieren diese in einer Nährlösung und testen, wie die daraus gewonnenen Stoffwechselprodukte mit den Erzproben reagieren. Dabei ist die Auswahl bei der großen Menge an möglichen Bakteri- enstämmen und ihren Stoffwechselprodukten keine leichte Aufgabe. „Die Prozesse sind bisher noch sehr langsam und nicht so effizient, wie wir es gerne hätten. Außerdem müssen wir Schritt für Schritt testen, unter welchen Bedingungen die Kulturen optimal gedeihen“, gibt die Expertin zu bedenken. Bio-Bergbau als internationaler Forschungsauftrag Trotzdem ist das EcoMetals-Team auf einem guten Weg und sicher, dass sich die Forschung auf dem Gebiet der Geobio- technologie – insbesondere für die Anwendung auf alten Berg- bauhalden – lohnt. „Deutschland ist sehr stark von Rohstoffim- porten abhängig. Einerseits können wir mit dem Bio-Bergbau unser vorhandenes Rohstoffpotenzial besser ausschöpfen, andererseits wollen wir auch Exportländern zu einem effizien- ten und ökologischen Rohstoffabbau verhelfen“, betont Katrin Pollmann. Um das grüne Bergbau-Zeitalter voranzubringen, arbeiten Forscher und Industriepartner im EcoMetals-Projekt an einer breiten Palette von biologischen Gewinnungsstrategi- en. Unter anderem designen Biotechnologen maßgeschneider- te Moleküle für die Rückgewinnung metallischer Rohstoffe aus Laugungslösungen. Dieses Verfahren nennt sich Biosorption. Für EcoMetals ist das HIF nicht nur forschend tätig, es ist auch Gesamtkoordinator des Projekts. „Die Koordination eines doch recht großen Verbundprojektes mit insgesamt 15 Partnern aus drei Ländern ist eine spannende Herausforde- rung. Am Anfang schien für jedes gelöste Problem ein neues aufzutauchen, doch mittlerweile konnten wir eine angemes- sene Managementstruktur aufbauen, sodass das Projekt jetzt auf Kurs ist und die wissenschaftlichen Herausforderungen im Vordergrund stehen", freut sich Stefan Dirlich, EcoMetals- Projektkoordinator. Bis es soweit ist, dass die Bakterien tatsächlich im groß-industriellen Maßstab für die europäische Metallgewinnung eingesetzt werden, kann es jedoch noch eine Weile dauern. Dennoch sind sich deutsche, französische und polnische Wissenschaftler sicher: Die kleinen Kumpel werden noch eine große Rolle bei der nachhaltigen und um- weltfreundlichen Rohstoff-Versorgung spielen. Im internationalen Forschungsvorhaben EcoMetals arbeiten 15 Partner aus Frankreich, Polen und Deutschland zusam- men. Gefördert wird das interdisziplinäre Projekt sowohl vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als auch vom französischen Pendant, der Agence Nationale de la Recherche (ANR), aus Anlass des 50-jährigen Jubiläums des Élysée-Vertrages. Ziel des Projektes mit einer Laufzeit von drei Jahren ist es, innovative biohydrometallurgische Verfahren zur Gewinnung von Kupfer und weiterer bedeutender Begleitelemente aus primären – aus der Erde gewonnenen – und sekundären – verarbeiteten und daher wiederverwendbaren – Rohstoffen zu entwickeln. Das Fördervolumen aus öffentlichen Quellen beläuft sich auf gut fünf Millionen Euro. KONTAKT _Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR Dr. Katrin Pollmann | k.pollmann@hzdr.de Dr. Stefan Dirlich | s.dirlich@hzdr.de www.ecometals.org www.brgm.eu (BRGM - Bureau de Recherches Géologiques et Minières) BIOREAKTOREN: Wissenschaftler vom Helmholtz-Institut Frei- berg für Ressourcentechnologie, Sabine Kutschke (rechts) und Franziska Lederer, erforschen biotechnologische Verfahren zur Gewinnung und Aufbereitung von Metallen und Seltenen Erden. Foto: Frank Bierstedt

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