Endliche Rohstoffe

Bergbau und Rohstoffgewinnung

Rohstoffgewinnung bezeichnet die Entnahme natürlich vorkommender mineralischer Rohstoffe oder fossiler Energieträger aus der Erde. Sie ist grundlegend für moderne Gesellschaften, weil nahezu alle wirtschaftlichen Bereiche auf mineralische Rohstoffe angewiesen sind: Bausektor, Energieversorgung, Industrie, Mobilität, Digitalisierung, Land- und Forstwirtschaft oder Gesundheitswesen. Ohne Rohstoffe gäbe es beispielsweise weder Infrastrukturen noch Maschinen, Stromnetze, Smartphones, Windräder, Batterien oder Arzneimittel.

Verantwortungsvolle Rohstoffgewinnung

Während die Rohstoffgewinnung in der öffentlichen Wahrnehmung oft negativ dargestellt und konnotiert wird, steht heute schon an vielen Orten eine verantwortungsvolle Rohstoffgewinnung im Fokus. Das bedeutet, Rohstoffe nicht nur effizient, sondern auch möglichst umweltverträglich und sozialverträglich zu gewinnen. In diesem Kontext spielen Automatisierung, Digitalisierung und Elektrifizierung eine wichtige Rolle, um den Bergbau effizient, sicher und nachhaltig zu gestalten, die Transparenz entlang der Wertschöpfungskette zu erhöhen und so einen Beitrag zur verantwortungsvollen Rohstoffgewinnung leisten zu können. Ein wichtiger Baustein ist dabei das Zusammenspiel zwischen der primären Rohstoffgewinnung und der sekundären Rohstoffnutzung und -wiedernutzbarmachung. Die primäre Rohstoffgewinnung trägt maßgeblich zur Versorgungssicherheit bei, die stoffliche Wiedernutzbarmachung (Recycling) zur Schonung von primären Ressourcen. Erst das Zusammendenken beider Quellen ermöglicht Versorgungssicherheit, Ressourceneffizienz und eine schrittweise Entkopplung von Wachstum und Rohstoffverbrauch und damit Umwelt- Inanspruchnahme.

Rohstoffbedarf in Deutschland und der EU

Deutschland und die EU gehören zu den größten Rohstoffabnehmern weltweit, sind gerade bei den sogenannten kritischen Rohstoffen teilweise jedoch vollständig auf Importe angewiesen. Das bringt teilweise sehr große Abhängigkeiten mit sich. Studien zeigen, dass Deutschland bei der Versorgung mit Rohstoffen zu über 90 Prozent von Importen abhängt; bei vielen kritischen Rohstoffen stammen diese aus wenigen Förderländern. Für 14 von 30 als kritisch eingestuften Rohstoffen liegt die Importabhängigkeit Deutschlands sogar bei 100 Prozent. (https://www.diw.de/documents/publikationen/73/diw_01.c.862062.de/dwr-22-49-2.pdf) Von kritischen Rohstoffen spricht man bei den Rohstoffen, die eine große wirtschaftliche Bedeutung haben, bei denen jedoch ein hohes Risiko im Hinblick auf Versorgungsengpässe besteht. Als strategische Rohstoffe bezeichnet man die Rohstoffe, deren Verfügbarkeit für Schlüsselindustrien, z.B. die Verteidigungsindustrie, von zentraler Bedeutung sind und die durch prognostizierte globale Ungleichgewichte zwischen Angebot und Nachfrage gekennzeichnet sind.

Insbesondere in Anbetracht der aktuellen geopolitischen Situation ist das Ziel, existierende Abhängigkeiten zu verringern. Auf Ebene der EU wurden beispielsweise durch den Critical Raw Materials Act konkrete Ziele definiert, um die Abhängigkeit zu reduzieren. Bis 2030 sollen mindestens 10 Prozent des jährlichen EU-Bedarfs kritischer Rohstoffe durch EU-Förderung gedeckt werden, 40 Prozent durch Verarbeitung in der EU und 25 Prozent durch Recycling. Zudem soll kein einzelnes Drittland mehr als 65 Prozent des Bedarfs strategischer Rohstoffe an einer Verarbeitungsstufe decken. Der Bedarf wird also weiterhin überwiegend über Import, Verarbeitung, Recycling und gezielte heimische Förderung gedeckt. (http://commission.europa.eu/topics/competitiveness/green-deal-industrial-plan/european-critical-raw-materials-act_en)

Heimischer Bergbau

Trotz der hohen Importabhängigkeit spielt der heimische Bergbau in Deutschland eine wichtige Rolle. Deutschland verfügt über bedeutende Vorkommen, beispielsweise bei Baurohstoffen und Industriemineralen wie Sand, Kies, Ton, Kalk, Steinsalz und Kalisalz. Zudem werden in mehreren Regionen neue Lagerstätten exploriert, etwa im Erzgebirge (Zinn, Lithium), in Thüringen (Kupfer) oder im Oberrheingraben (Lithium). (https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DERA/SharedDocs/Downloads/CTN/73_Kritische_mineralische_Rohstoffe.pdf?__blob=publicationFile&v=2) Rund 75 % der Rohstoffmenge, die ein Mensch in Deutschland in seinem Leben verbraucht, werden in Deutschland gewonnen. Gleichzeitig exportiert Deutschland bestimmte Rohstoffe beziehungsweise rohstoffnahe Produkte, insbesondere bei Kali- und Steinsalzprodukten sowie bei ausgewählten Industriemineralen. Damit zeigt sich: Deutschland ist durchaus nicht rohstoffarm, sondern bei vielen Rohstoffen gut aufgestellt und in einzelnen Bereichen sogar international relevant. (https://v-r-b.de/mineralische-rohstoffe) Heimischer Bergbau stärkt Versorgungssicherheit, regionale Wertschöpfung und Beschäftigung und bietet Chancen für eine verantwortungsvolle und hochmoderne Rohstoffgewinnung. Gleichzeitig sind die Möglichkeiten begrenzt, weil viele kritische Metalle und High-Tech-Rohstoffe in Deutschland zum aktuellen Zeitpunkt nur in kleinen Mengen oder nicht wirtschaftlich gewonnen werden können, was zumeist auch an dem fehlenden Wissen über vorhandene Lagerstätten liegt. Hier bedarf es vor einer eigentlichen Gewinnung zunächst umfangreicher Explorationsaktivitäten Strategisch beruht die Rohstoffversorgung Deutschlands auf drei Säulen: heimische Rohstoffgewinnung, Importe sowie Recycling und Kreislaufwirtschaft (https://www.bundeswirtschaftsministerium.de/Redaktion/DE/Artikel/Industrie/rohstoffstrategie-bundesregierung.html) Neben den heimischen Rohstoffgewinnungsbetrieben ist auch die Bergbauzuliefererindustrie nicht außer Acht zu lassen. Die Bergbauzulieferer aus Deutschland bilden einen hochspezialisierten Sektor. Bergbaumaschinen aus Deutschland werden in die ganze Welt exportiert.

Entstehung von Lagerstätten

Rohstofflagerstätten sind natürliche, räumlich begrenzte Anreicherungen von mineralischen Rohstoffen oder fossilen Energieträgern. Sie entstehen durch komplexe geologische Prozesse über Millionen von Jahren und zeigen eine große Vielfalt, die sich in unterschiedlichen Lagerstättentypen widerspiegelt. Magmatische Lagerstätten bilden sich durch die Kristallisation von Mineralien aus erkaltendem Magma, wie bei Platinvorkommen. Sedimentäre Lagerstätten, die häufig bei Bauxit (Aluminium), Phosphat oder Kohle anzutreffen sind, resultieren aus der Ablagerung und Diagenese in ehemaligen Meeres- oder Flussbecken. Hydrothermale Lagerstätten entstehen durch heiße, mineralreiche Flüssigkeiten, die aus dem Erdmantel aufsteigen und in Rissen Metalle wie Gold, Silber oder Zinn. Placer-Lagerstätten sind mechanisch angereicherte Ablagerungen durch Erosion und Flussverlagerung, etwa bei Gold. Evaporit-Lagerstätten wie Kalisalz oder Gips bilden sich durch Verdunstung von Meereswasser in geschlossenen Becken, wie sie in Norddeutschland vorkommen. Pegmatite liefern seltene Elemente wie Lithium durch die letzten Phasen magmatischer Kristallisation. Diese Vielfalt spiegelt die Komplexität geologischer Prozesse wider und zeigt, wie komplex und vielfältig damit einhergehend auch der Abbau der Rohstoffe ist.

Abbauwürdigkeit von Lagerstätten

Eine Lagerstätte gilt als abbauwürdig, wenn sie technisch, ökonomisch und ökologisch tragfähig ist. Hierbei spielt einerseits der Grad des Wissens über die Lagerstätte und andererseits sogenannte „Modifying Factors“, also technische, ökonomische, gesellschaftliche und rechtliche Faktoren eine Rolle. Bei Reserven handelt es sich um nachgewiesene Rohstoffvorkommen, die zum heutigen Zeitpunkt und Stand der Technik als technisch und wirtschaftlich abbaubar gelten. Abhängig vom Grad des Wissens über die Lagerstätte unterscheidet man wahrscheinliche und nachgewiesene Reserven. Der Begriff Ressource bezeichnet dagegen vermutete Rohstoffvorkommen, die zum Zeitpunkt der Bewertung wirtschaftlich und/oder technisch nicht abbaubar sind. Auch hier folgt eine weitere Unterscheidung in Abhängigkeit des Wissens über die Lagerstätte in vermutete oder gemessene Ressourcen. (https://www.researchgate.net/figure/Correlation-between-mineral-resources-and-reserves-by-PERC-and-JORC-Standards_fig4_346317484)

Rohstoffgewinnung

Die Gewinnung von Rohstoffen kann grundsätzlich Übertage, also im Tagebau oder Untertage, im Tiefbau, erfolgen. Bei der Entscheidung, ob der Abbau Übertage oder Untertage erfolgt, ist die Teufenlage (Teufe = Tiefe) das wichtigste, aber nicht das einzige Entscheidungskriterium. Ebenso spielen z.B. die geomechanischen Eigenschaften des Deckgebirges sowie der Lagerstätte, Veränderungen in Qualität und Qualitätsverteilung, Veränderungen bei den Fördermengen sowie technische Entwicklungen eine wesentliche Rolle. Es ist auch möglich, dass der Betrieb im Laufe der Betriebszeit von Übertage auf Untertage übergeht. Unabhängig von der Abbauart folgt der Rohstoffabbau meist einem grundlegenden Ablauf aus Lösen, Laden und Fördern. Zuerst wird das Gestein oder Erz gelöst, also aus dem Verbund des Gebirges herausgebrochen oder gelockert. Danach wird das gelöste Material geladen, etwa mit Baggern, Ladern oder anderen Ladefahrzeugen und -einrichtungen. Anschließend erfolgt der Transport, also das Fördern des Materials zur Aufbereitung, zu Halden oder direkt zur Weiter verarbeitung. Das Verfahren für den Rohstoffabbau wird häufig nach dem Gesteinszustand ausgewählt. Übertage können Lockergesteine wie Sand oder Kies mit Hilfe von Baggern, Saugbaggern (bei der Nassgewinnung) oder Schaufelradbaggern gewonnen werden. Festgestein wie Granit und Basalt muss typischerweise zunächst durch Bohren und Sprengen gelöst werden, wobeidas Laden und Fördern in der Regel mit schweren Maschinen erfolgt. Halbfestgestein liegt zwischen diesen beiden Zuständen. Es ist stärker verfestigt als Lockergestein, aber nicht so hart wie klassisches Festgestein. Hier kann das Gestein mit Baggern gelöst werden. Untertage wird zwischen konventionellem und maschinellem Abbau unterschieden. Der konventionelle Abbau folgt dem Bohr- und Sprengzyklus, bei dem nach dem Vermessen zunächst das Bohren und anschließende Befüllen (Besetzen) von Sprengbohrlöchern erfolgt. Nach der Sprengung müssen die Sprengschwaden abgeführt und der Arbeitsort kontrolliert werden, bevor das lose Gestein geladen werden kann. Anschließend folgt üblicherweise das Berauben. Dabei werden lose Gesteinsstücke entfernt, damit sie keine Gefahr darstellen. Je nach Gebirgsbeschaffenheit wird das Gebirge zusätzlich nochgeankert. Beim sog. Ankerausbau werden Gebirgsanker in Bohrlöcher eingebracht, um lockere oder instabile Bereiche zu stabilisieren und das umliegende Gebirge zu sichern. Der maschinelle Abbau erfolgt dagegen mit spezieller Maschinentechnik, etwa Teilschnittmaschinen, Walzenladern oder Continuous Miner.