Seltene Erden: Mit elektrischer Spannung soll der Abbau umweltschonender werden
Elektrokinetischer Bergbau könnte den Einsatz umweltschädlicher Ammoniumsalze deutlich reduzieren.
(Bild: Phawat / Shutterstock.com)
- Jan Oliver Löfken
Zahlreiche Elemente der Seltenen Erden sind für technische Anwendungen von Dauermagneten und Generatoren über Polituren bis zu Leuchtmitteln in LCD-Bildschirmen unverzichtbar. China beherrscht derzeit den Weltmarkt an diesen Metallen dank großer Vorkommen in Südchina mit bis zu 95 Prozent Marktanteil.
Eine Kehrseite der Gewinnung liegt in einer großen Umweltbelastung durch den Abbau, bei dem Ammoniumsalze eingesetzt werden. Allein in der Region Ganzhou befinden sich bisher mehr als 300 ausgeschöpfte Minen und große zerstörte Waldflächen von gut 150 Quadratkilometern. Doch Wissenschaftler vom Guangzhou Institute of Geochemistry haben nun eine Methode entwickelt, um die Mengen eingesetzter Ammoniumsalze in Zukunft drastisch verringern zu können.
Gerade für schwere Metalle des Seltenen Erden wie Dysprosium, Yttrium, and Terbium können elektrische Felder die Gewinnung etwas umweltschonender gestalten. Bisher werden große Mengen an Lösungen beispielsweise von Ammoniumsulfat in Lehmschichten gepumpt, um die Metallionen von der Oberfläche der Lehmpartikel abzutrennen und danach auszuwaschen. Ganz auf dieses Lösungsmittel wollen Gaofeng Wang und seine Kollegen zwar nicht verzichten, doch deren Menge könnte mit der Unterstützung von elektrischen Feldern verringert werden, wie sie in ihrer Studie beschreiben.
Elektrokinetische Methode für den Abbau Seltener Erden
Zuerst erpropten die Forscher die Methode im Labor an kleinen Proben von bis zu 20 Kilogramm. Dabei legten sie an den Lehmbrocken eine elektrische Spannung mit einer Feldstärke von 0,07 Volt pro Zentimeter an. Diese elektrische Spannung unterstützte die Freisetzung der Metallionen deutlich bei zugleich auf bis zu einem Fünftel verringerten Mengen an Lösungsmittel. Auch ein größerer Folgeversuch mit 14 Tonnen Lehm verlief erfolgreich und beschleunigte sogar die Metallgewinnung bei zugleich mehr als doppelter Ausbeute.
Vor einem Einsatz im großen Maßstab muss diese elektrokinetische Methode ihre Eignung im Feldeinsatz erst zeigen. Genau diesen Schritt planen nun die chinesischen Forscher mit bis zu 2.000 Tonnen Lehm. Eine Herausforderung dabei wird es sein, auch in einer Erzmine vor Ort die nötigen elektrischen Feldstärken über spezielle, vergrabene Elektroden im Erdreich aufzubauen.
Sollte der Versuch erfolgreich verlaufen, lockt eine – zwar nicht vollkommen saubere – aber dennoch weniger umweltbelastenden Methode zur Gewinnung schwerer Seltenerd-Metalle. Von diesem Ansatz könnten in den kommenden Jahren auch andere Regionen etwa in den USA oder Brasilien profitieren, wo der Abbau dieser begehrten Metalle für eine größere strategische Unabhängigkeit von China wieder intensiviert werden könnte.
(jle)