“Kritische Rohstoffe” – Tagung des Arbeitskreises GeoMUWA
17. March 2022 - 12:30 - 18:00
Tagung: „Kritische Rohstoffe, Gewinnung bis Entsorgung: Die Geowissenschaften als Problemlöser“
veranstaltet von der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin e.V.
Organisation und Moderation: Reinhard Greiling & Gerhard Pfaff (MLS*)
Do. 17. März 2022 – 12.30 bis 18.00 Uhr
Ort: Rathaus Berlin-Tiergarten, Balkonsaal
Programm
Eröffnung und Begrüßung
Gerda Haßler (Präsidentin der Leibniz-Sozietät)
Teil 1: Rohstoffe und Energiewende
Rohstoffverfügbarkeit und Energiewende. Christoph Hilgers (KIT Karlsruhe & ThinkTank Industrielle Ressourcenstrategien)
Lithium for UK – Lithium for Europe: Research in Progress. Reimar Seltmann (MLS)
Lithiumextraktion aus Geothermalwässern im Oberrheingraben. Jens C. Grimmer (GeoThermal Engineering GmbH Karlsruhe)
Teil 2: Rohstoffexploration und Entsorgung
Aerogeophysikalische Rohstofferkundung in der Mongolei – ein Projekt im Rahmen der Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft. Rainer Herd (TU Cottbus-Senftenberg)
Mineral Systems Analysis – von der Entstehung der Freiberger Silbergänge zur Entwicklung innovativer Explorationsvektoren. Mathias Burisch (TU Bergakademie Freiberg & Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg)
Vorstellung, Arbeit und erste Resultate des H2020 GREENPEG Rohstoffexplorationsprojektes. Axel Müller (MLS)
Die sichere Endlagerung wärmeerzeugender Nuklearabfälle. Hennes Obermeyer (MLS)
Prof. Dr. Christoph Hilgers (KIT Karlsruhe & ThinkTank Industrielle Ressourcenstrategien)
Zusammenfassung:
Die deutsche Energiewende, die damit assoziierte die Mobilitätswende und der geplante Umbau des exportorientierten Industriestandorts Deutschland bedingen einen stark steigenden Rohstoffbedarf mit neuen Lieferketten. Gleichzeitig wird sich der Energie- und Rohstoffbedarf der Welt aufgrund steigender Weltbevölkerung und wachsendem Wohlstand weiter erhöhen. China, Indien und Russland werden 2060 den Wohlstand der EU-4 (Deutschland, Frankreich, Italien, UK) mit ihren dann mehr als 3 Mrd. Menschen erreichen (OECD 2019). Fossile Energien und Kernenergie werden 2050 voraussichtlich 60% (95 PWh) der Weltenergie decken und die geförderte Menge an Erdgas wird bis 2050 (47 PWh) weiter steigen (DNV 2019). Die Gewinnung von metallischen Erzen wird global von 2,6 Gt (1970), 9 Gt (2019) auf 20 Gt (2060) anwachsen (OECD 2019). Da Rohstoffmengen und Anforderungen an Rohstoffqualität auch zukünftig nicht allein durch Recycling zu decken sind, werden neben Deutschland und der EU auch andere Länder, die die Energie- und Mobilitätswende sowie den Umbau der Industrie umsetzen wollen, Maßnahmen zur Deckung des Bedarfs implementieren müssen.
Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energie benötigen etwa 9x mehr (Erdgas vs. onshore Wind) und batteriebetriebene Autos etwa 6x mehr Rohstoffmenge als konventionelle Autos. Entsprechend müssen die Lagerstätten gefunden und die Jahresproduktion von Gewinnung, Verhüttung und Raffination je nach Element und Studie erhöht werden (z. B. World Bank Group 2017, IEA 2021). Da die Rohstoffe eine hohe Länderkonzentration aufweisen und die Raffinadeproduktion hauptsächlich in China liegt, ist eine Diversifizierung mit resilienten Lieferketten herausfordernd.
Bei fortschreitender Innovation von Exploration und Gewinnung, Bergbau- und Aufbereitungstechnik ist ein geologischer Rohstoffmangel nicht absehbar. Die Recyclingquote kann erhöht, neue Technologien entwickelt und eine kurzfristige Lagerhaltung sichergestellt werden, wenn Verhüttung und Raffination zur Verfügung stehen. Dennoch wird die Verfügbarkeit von Energie und Rohstoffen eingeschränkt. Der Globalisierung einer vernetzten Wirtschaft, globalem Austausch von transportierten Gütern, von Kapital und von Menschen in einem freien Markt steht nun eine Änderung des globalen Machtgefüges mit zunehmenden nationalistischen und protektionistischen Entwicklungen gegenüber.
Ob Deutschland und die EU neben zahlreichen Analysen und Studien auch Bedingungen schaffen, auch zukünftig einer wettbewerbsorientierten Marktwirtschaft den Zugang zu Rohstoffen zu ermöglichen, bleibt abzuwarten.
EU 2020. Critical materials for strategic technologies and sectors in the EU – a foresight study. 98 pp. IEA 2021. The Role of Critical World Energy Outlook Special Report Minerals in Clean Energy Transitions. 283 pp. https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions Marscheider-Weidemann et al. 2021. Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2021. DERA Rohstoffinformationen. 366 pp. World Bank Group 2017. The growing role of minerals and metals for a low carbon future. World Bank Group, EGPS (Extractives Global Programmatic). 92 pp. OECD 2019. Global Material Resources Outlook to 2060: Economic Drivers and Environmental Consequences, OECD Publishing, Paris.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Christoph Hilgers leitet den Lehrstuhl für Strukturgeologie und Tektonik und ist geschäftsführender Direktor des Instituts für Angewandte Geowissenschaften am KIT. Seine Interessen sind Energiesysteme, Rohstoffeffizienz, Vorhersage von Reservoir-Qualitäten, transnationale Hochschulbildung sowie Prozess- und strategische Analysen. Nach dem Studium der Geologie an der RWTH Aachen und der Angewandten Strukturgeologie & Gesteinsmechanik am Imperial College London arbeitete er als wissenschaftlicher Assistent an der RWTH Aachen, von wo aus er an das WZL, Qualitätsmanagement & Fertigungsmesstechnik wechselte. Dort entwickelte er die GUtech Oman als Teil der OES LLC, die er anschließend in Muskat, Oman, aufbaute und leitete. Vor seinem Ruf an das KIT war er Professor für Reservoir-Petrologie an der RWTH Aachen.
Er ist Mitglied verschiedener professioneller und interdisziplinärer Initiativen wie dem ThinkTank Industrielle Ressourcenstrategien, RohstoffWissen e.V. und der wissenschaftlichen Gesellschaft für die Up- und Downstream Industrie DGMK e.V.
Lithium for UK – Lithium for Europe: Research in Progress
Prof. Dr. Reimar Seltmann (MLS)
Zusammenfassung:
Lithium is essential for all existing and near-term commercial electric vehicle battery technologies and for efficient energy storage and is thus considered the “gateway element” to a zero carbon future. It is therefore vital that the supply chain focuses on sourcing lithium in a secure, sustainable manner to support its battery manufacturing and zero-carbon ambitions. An important result of recent research in both European and national scale is that Cornwall (SW England) was identified as one of the most promising areas for a future lithium extraction and production industry. Cornwall currently ranks as one of the most economically-deprived regions in Europe. It is therefore expected that the development of lithium resources in Cornwall will create a significant boost to economic activity and regional productivity.
The “Lithium for UK” (Li4UK) project was commissioned to assess the feasibility of producing battery quality lithium from UK sources and to evaluate the potential for building a critical new industry for Britain. Currently, the majority of the world’s lithium is produced in South America and Australia, and is then shipped to China for processing into lithium chemicals for the manufacture of lithium-ion batteries (LIB). Such production has a high associated carbon footprint and also means battery manufacturers worldwide are heavily reliant on China for a metal which is fundamental to the energy transition towards a green economy. Importantly, there is currently no commercial production of battery quality lithium in the whole of Europe.
The beneficiation of Lithium ore (Li mica in granites, spodumene and petalite in pegmatites, Li borate in volcano-sedimentary units, direct lithium extraction from brines or geothermal waters) over concentrate to battery grade lithium carbonate or lithium hydroxide is more energy intensive the more purification cycles are required, with grinding of rocks representing the bottleneck causing highest carbon footprint in the flow sheets.
Development of main lithium projects takes more than 7 years from exploration to production. The most significant projects (Jadar / Serbia, Cinovec – Zinnwald / Czech – German Erzgebirge, St.Austell / Cornwall, San Jose / Spain, Keliber / Finland, Wolfsberg / Austria, Goncalo & Mina do Barroso / Portugal, Leinster / Ireland, Upper Rhine Graben / Germany) are in various project development stages (scoping, pre-/feasibility, bankable feasibility to definite feasibility study), but production lies years ahead. In best case scenario, European Li resources will be contributing to domestic supply and reducing import dependence, but it cannot be expected that supply can cover the exploding bulk demand.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Reimar Seltmann PhD MSc SEGF MLS IAGOD-HLM (PhD 1987 Bergakademie Freiberg) is a Research Leader in Ore Deposits and Petrology at the Natural History Museum, London, U.K., and Founder/Head of CERCAMS (Centre for Russian and Central Eurasian Mineral Studies) in NHM’s Earth Sciences Department and the NHM Centre for Resourcing the Green Economy.
He has almost 40 years of experience in studies of the anatomy of ore-bearing granitic systems of Transeurasian metallogenic belts, with special interest in fluid-saturation textures and magmatic-hydrothermal transition processes of granite-ore systems. His mineral deposits research covers a wide range, encompassing economic geology, igneous petrology, processing mineralogy (geometallurgy) of critical rare materials, and geochemistry of mineralized felsic systems, with regional focus on geodynamic and metallogenic processes in ore districts of collisional belts and extensional settings. Published case studies cover mostly rare metal Li-F granites, rare metal pegmatites and porphyry mineral systems of European Variscides and Uralides-Altaids (Central Asian Orogenic Belt). His track record counts more than 500 research papers to date, including more than 130 publications in peer-review journals (Scopus h-38) and more than 20 edited reference books.
Reimar Seltmann is a member of the Leibniz Society of Sciences in Berlin since 2011, an Honorary Life Member of IAGOD, and SEG Fellow. He holds multiple positions as Visiting Professor in Kazakhstan and China and is an Adjunct Associate Professor of Trinity College, University of Dublin, Ireland. He has co-/led NHM research in several projects: IUGS-IGCP (four 5-year grants since 1997) and INTAS network research, EC h2020 funded FAME, UKRI FBC funded Li4UK. He is currently a Co-Investigator on the NERC projects FAMOS and LiFT.
Lithiumextraktion aus Geothermalwässern im Oberrheingraben
Dr. Jens C. Grimmer (GeoThermal Engineering GmbH Karlsruhe)
Zusammenfassung:
Die derzeitige Produktion von Lithium erfolgt überwiegend aus Salzsee-Solen arider Gebiete orogener Hochplateaus wie dem Altiplano-Puna Plateau (Chile, Argentinien, Bolivien) und dem Qaidam-Tibet Plateau (China) und aus Festgesteinen gut aufgeschlossener pegmatitreicher Granitgebiete (Australien, Kanada, Simbabwe u.a.). Die deutsche Lithium-Importquote beträgt derzeit 100 %. Ein neues Verfahren zur heimischen Produktion von Lithium bieten die Geothermie-Kraftwerke im Oberrheingraben. Für eine wirtschaftliche Produktion bieten sich Anlagen-interne technisch-energetische Ressourcen in einem integrierten Kreislaufbetrieb unter Ausnutzung der hohen Fließraten an, wobei unerwünschte chemische Ausfällungen und damit verbundener Entsorgungsaufwand minimiert werden. Die Konzentrationen liegen zwischen 150 ppm und 200 ppm und bilden mit den jeweils erzielbaren Fließraten in den derzeit fünf aktiven Geothermie-Anlagen des Oberrheingrabens (Bruchsal, Insheim, Landau, Rittershoffen, Soultz-sous-Forêts) ein jährliches Gesamtpotenzial von ca. 1500 Tonnen an gewinnbarem elementarem Lithium, entsprechend ca. 8000 Tonnen Lithiumkarbonat. Eine heimische Lithiumproduktion reduziert globale Abhängigkeiten und ermöglicht den Aufbau europäischer Wertschöpfungsketten. Zuflüsse geothermischer Fluide in die Bohrungen, die eine bemerkenswerte stoffliche Ähnlichkeit aufweisen, lassen sich aus Bruchzonen im kristallinen Sockel und in den triassischen Sedimenten nachweisen. Alterationsexperimente von Granitoiden mit hochsalinaren Lösungen deuten auf eine Herkunft des Lithiums sowie der anderen Elemente aus Fluid-Gesteinswechselwirkungen hin. Hinweise auf eine ausschließlich marine Herkunft lassen sich aus publizierten Daten nicht ableiten.
Kurz-CV:
Dr. Jens C. Grimmer beendete sein Geologie-Studium an der Fridericiana-Universität Karlsruhe (TH) 1998 mit einer Diplomarbeit zur Geologie und Tektonik der nördlichen Lechtaldecke. Von 1998-2002 arbeitete er an seiner Doktorarbeit über Tektonik und Thermochronologie des Yangtze, die er mit dem Titel Dr. rer. nat. abschloss. In den folgenden Jahren war er Mitarbeiter in einem Industrieprojekt in einer Arbeitsgruppe für Petrologie und Lagerstättenkunde an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, wissenschaftlicher Angestellter in einer Arbeitsgruppe für Strukturgeologie und Tektonophysik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, wissenschaftlicher Angestellter in der Abteilung Strukturgeologie und Tektonophysik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Fridericiana-Universität Karlsruhe sowie in der Abteilung Geothermie am KIT. 2017 habilitierte er in Karlsruhe mit der Arbeit „Tectonic evolution of the central Scandinavian Caledonides“. Seit 2018 ist er als wissenschaftlicher Angestellter in der Abteilung Geothermie und Reservoir-Technologie am Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT und seit 2019 zusätzlich als Senior Geologist bei der Geothermal Engineering GmbH in Karlsruhe tätig.
Aerogeophysikalische Rohstofferkundung in der Mongolei – ein Projekt im Rahmen der Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft
Prof. Dr. Rainer Herd (TU Cottbus-Senftenberg)
Zusammenfassung:
Aus verschiedenen Gründen hat der Lehrstuhl Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg mit internationalen Partnern ein Multisensor-Airborne-Erkundungssystem auf der Basis eines Ultraleichtflugzeugs entwickelt.
Multisensor Airborne Erkundungssystem
Im Rahmen der “Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft” wurde dieses System für Rohstofferkundungen in die Mongolei transportiert.
Im Verlauf des Projekts hatte das Projekt-Team mit unterschiedlichen technischen, administrativen und klimatischen Bedingungen zu kämpfen. Während der Untersuchungskampagne 2019 wurden 2000 Linienkilometer in zwei Gebieten (Zentralgobi und Hangai-Gebirge) vermessen. Die Ergebnisse zeigen, dass luftgestützte Rohstofferkundungen mit einem Ultraleichtflugzeug in der Mongolei möglich und kostengünstig sind.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Rainer Herd ist Leiter des Lehrstuhls Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft an der BTU Cottbus-Senftenberg. Er studierte Geologie an der Technischen Universität Darmstadt und im Zweitstudium Geophysik an der Universität Frankfurt/Main. Nach dem Diplom in Geologie arbeitete er als Explorationsgeologe in Europa, Mittelamerika, West- und Ostafrika bevor er den wissenschaftlichen Weg einschlug und mit einer rohstoffgeologischen Arbeit über Ostsibirien promovierte. Nach einer Juniorprofessur wurde Rainer Herd 2009 Leiter des Lehrstuhls Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft. Seine wissenschaftlichen Interessen liegen u.a. im Bereich der Entwicklung von Rohstofferkundungskonzepten und der Weiterentwicklung von Erkundungsmethoden.
Mineral Systems Analysis – von der Entstehung der Freiberger Silbergänge zur Entwicklung innovativer Explorationsvektoren
Dr. Mathias Burisch (TU Bergakademie Freiberg & Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg)
Zusammenfassung:
Mineral Systems Analysis ist ein holistischer wissenschaftlicher Ansatz, der darauf abzielt, die Summe der geologischen Prozesse zu verstehen, die für die Bildung, Veränderung und Erhaltung von Lagerstätten entscheidend sind. Als Fallstudie dient in diesem Vortrag der Freiberger Gangdistrikt, in dem seit kurzem durch die Firma Excellon Resources wieder aktiv auf Silber erkundet wird. Die neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse zeigen, dass es sich bei den Freiberger Ag-Pb-Zn-(Au)-(In)-Gängen um ein magmatisch-hydrothermales System handelt, welches viele Ähnlichkeiten zu bedeutenden Silberlagerstätten wie z. B. die in Fresnillo, Mexiko hat. Mit Flüssigkeitseinschlussuntersuchungen konnten Abkühlung, Aufkochen und CO2-Entgasung als wichtigste erzbildende Parameter definiert werden. Die damit einhergehenden Veränderungen der Fluidbedingungen führen zu einer vertikalen mineralogischen Zonierung innerhalb der Gänge. Basierend auf diesen Erkenntnissen konnten innovative Explorationsvektoren definiert werden, um Bereiche mit hohem Rohstoffpotential in solchen Systemen zu identifizieren.
Kurz-CV:
Dr. Mathias Burisch-Hassel studierte von 2007-2012 Geowissenschaften an der Albert-Ludwigs-UniversitätFreiburg. In seiner Bachelorarbeit behandelte er die Fluoritinspektion in der Göscheneralp, in der Masterarbeit die Wirtsgesteinsalteration und Spaltmineralbildung in der Planggenstock-Kristallhöhle. Von 2013-2016 arbeitete er an der Eberhard-Karls-University Tübingen an seiner Doktorarbeit über Erzbildungsprozesse in hydrothermalen Lagerstätten, die er mit dem Titel Dr. rer. nat. abschloss. In seiner Habilitation, die er 2021 an der TU Bergakademie Freiberg abschloss bearbeitete er hydrothermale Mineralsysteme Mitteleuropas in Form von Fallstudien aus dem Erzgebirge und dem Schwarzwald.
Für seine wissenschaftlichen Leistungen erhielt Mathias Burisch-Hassel 2020 den Victor-Moritz-Goldschmidt-Preis der Deutsche Mineralogischen Gesellschaft und den Waldemar-Lindgren-Award der Society of Economic Geologists.
Vorstellung, Arbeit und erste Resultate des H2020 GREENPEG Rohstoffexplorationsprojektes
Prof. Dr. Axel Müller (MLS)
Zusammenfassung:
Das GREENPEG-Projekt, das vom Horizont 2020 Programm der Europäischen Kommission “Klimaschutz, Umwelt, Ressourceneffizienz und Rohstoffe” finanziert wird, hat das Ziel, multimethodische Explorationswerkzeuge und -abläufe zur Identifizierung von europäischen, oberflächennahen Pegmatit-Lagerstätten zu entwickeln. Das Konsortium des viereinhalbjährigen Projektes, das im Mai 2020 startete, umfasst drei Explorationsdienste und Bergbaubetreiber, einen staatlichen geologischen Dienst, drei Beratungsunternehmen und fünf akademische Forschungs- und Lehrinstitute aus acht europäischen Ländern. Das Naturkundemuseum der Universität Oslo koordiniert das Projekt.
Zielrohstoffe von GREENPEG sind Lithium, hochreiner Quarz und metallisches Silizium, keramischer Feldspat, Seltenerdenelemente, Tantal, Beryllium und Cäsium, die in der Natur in Pegmatiten, ein grobkristallines, magmatisches Gestein, konzentriert sind. Silizium und Lithium sind momentan zwei der gefragtesten Metalle für die Realisierung der grünen Technologie, da diese für die Photovoltaik bzw. die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien unverzichtbar sind. Bisher wurden keine Explorationsstrategien für Pegmatit-Erzlagerstätten entwickelt, da die ökonomische Nachfrage gering war. Darüber hinaus gab es aufgrund technischer Herausforderungen eine extrem niedrige Entdeckungsrate für Pegmatit-Lagerstätten. GREENPEG wird neue Werkzeuge entwickelt bzw. konventionelle Methoden anpassen, auf die Exploration von verschiedenen Pegmatit-Typen in unterschiedlichen geographischen Umgebungen, um den Explorationserfolg zu erhöhen und die ökologischen und sozialen Auswirkungen zu verringern. Die entwickelten Methoden werden für die Kommerzialisierung in drei europäischen Demonstrationsstandorten getestet und optimiert. Die Demonstrationsstandorte sind Wolfsberg in Österreich, Süd-Leinster in Irland und Tysfjord in Norwegen. GREENPEG ist ein Pionierprojekt, das den Fokus der Explorationsstrategien und -technologien von großvolumigen Erzen geringer Qualität hin zu kleinvolumigen Erzen hoher Qualität richten wird. Dieser Vortrag erläutert den methodischen Ansatz von GREENPEG und bietet einen Ausblick auf das grüne Technologiezeitalter aus der Perspektive des GREENPEG Konsortiums.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Axel Müller ist Leiter der Forschungsgruppe Mineralogie am Naturkundemuseum der Universität Oslo in Norwegen. Nach Abschluss seiner Doktorarbeit an der Universität Göttingen über die Spurenelementchemie des Quarzes und seiner geologischen Anwendung im Jahre 2000, forschte er im Rahmen eines Marie Skłodowska-Curie Stipendiums über die Genese von Seltenen-Metall-Lagerstätten am Natural History Museum in London. Von 2004-2015 arbeitete er als Explorationsgeologe für den Geologischen Dienst von Norwegen und für ein Jahr für das Bergbau- und Aufbereitungsunternehmen The Quartz Corp in den USA. Seit 2015 ist er am Naturkundemuseum in Oslo tätig. Seine momentanen Forschungsinteressen gelten der Lagerstätten-Genese von kritischen Rohstoffen (Si, Li, Be, Sc, Ta, Seltenerdelemente), die unabdingbar für die Energiewende sind. Seit 2014 ist er Mitglied der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin.
Die sichere Endlagerung wärmeerzeugender Nuklearabfälle
Dr. Hennes Obermeyer (MLS)
Zusammenfassung:
Die sichere Ablagerung radiotoxischer Abfälle erfordert, besonders da technische Maßnahmen über den geforderten Sicherungszeittraum von einer Million Jahre nicht evaluiert werden können, vor allem ein schlüssiges Konzept der geologischen Barriere. Nach Jahrzehnten erfolglosen Experimentierens mit ungeeigneten Deponierungsmethoden (Asse-II) in ungeeigneten Barriere-Situationen (Asse-II, Schacht Konrad, Salzstock Gorleben) ist mit dem Standortauswahlgesetz erstmals ein Kriterienkatalog für die Anforderungen an eine geologische Barriere entstanden. Es ist jedoch abzusehen, dass die Anforderungen dieses Gesetzes auf deutschem Gebiet nicht erfüllt werden können.
Kombiniert man die Forderung mächtiger Steinsalzformationen, geringpermeabler Gebirgsdurchlässigkeiten und einem geologischen Untergrund, der sich die nächsten Millionen Jahren nicht hebt, so drängen sich an großen Blattverschiebungen orientierte Pull-Apart-Strukturen als Lösungsansatz förmlich auf.
Bei dem an der Aqaba-Levante-Blattverschiebung orientierten Tote-Meer-Pull-Apart sind die Voraussetzungen für die Ablagerungen kritischer Abfälle so ideal, dass es als Goldstandard für eine geologische Barriere betrachtet werden kann. Die Aqaba-Levante-Blattverschiebung ist eine durch die Gegenuhrzeiger-Bewegung der arabischen Halbinsel seit dem Oligozän aktive sinistrale Blattverschiebung mit einem nachgewiesenen Versatz von 106 km. An jedem Linksversatz der Blattverschiebung sind transtensive Pull-Aparts entstanden, deren Randstörungen die Erdkruste vollständig durchschlagen und das Beckeninnere bis in große Tiefen absenken.
Im Tote-Meer-Becken finden sich unter den bis zu 3 bis 4 km Meter mächtigen tonig-mergeligen Sedimenten der Amora-, aka Lisan-Formation das Salinar der Sedom-Formation. In dem auf jordanischer Seite gelegenen Sedom-Diapir wurde das Salinar in Bohrungen bis zu 4430 m erkundet ohne die Liegendgrenze zu erreichen. Die seismische Liegendgrenze liegt zwischen 5200 und 7000 m. Bei einer Höhenlage des Toten Meers von -400 m unter Meeresspiegel ist das Tote Meer sowohl die Vorflut für alle Oberflächengewässer, als auch für das Grundwasser. Alleine der geringe Wärmefluss von 30 bis 50 mW/m² zeigt, dass kein Grundwasser, sondern lediglich Formationswasser vorhanden ist. Selbst innerhalb des Fluidkörpers der Tote-Meer-Sole findet infolge der Dichtegradienten keine Durchmischung statt.
Das Tote-Meer-Becken stellt unter den beschrieben tektonischen, lithologischen, hydrogeologischen und orographischen Bedingungen den optimalen Zustand einer geologischen Barriere dar. An diesem Goldstandard werden sich weltweit alle anderen Endlagersituationen messen lassen müssen.
Kurz-CV:
Dr. Hennes Obermeyer hat an der TU Karlsruhe und der Universität Heidelberg Geologie studiert. Seine Arbeiten in den 1980 und 1990er Jahren über den Einfluss von Hausmülldeponien auf die Güte des Grundwassers trugen maßgeblich dazu bei, die Deponierung von Frischmüll in Deutschland zu beenden. Er ist seitdem in verschiedenen Positionen als beratender und unabhängiger Sachverständiger unterwegs.
Hennes Obermeyer hat die Anwendung der natürlichen elektromagnetischen Strahlung für (u. a.) geologische Probleme wesentlich befördert. Dazu und zu anderen geowissenschaftlichen Themen verfasste er eine Reihe wichtiger Publikationen. Er ist heute Vorstand einer genossenschaftlichen Vereinigung von naturwissenschaftlichen und technischen Sachverständigen in Karlsruhe. Seit 2017 ist er Mitglied der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin.
Organisation und Moderation der Tagung: Reinhard O. Greiling (MLS), Gerhard Pfaff (MLS)
Tagung: „Kritische Rohstoffe, Gewinnung bis Entsorgung: Die Geowissenschaften als Problemlöser“
veranstaltet von der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin e.V.
Organisation und Moderation: Reinhard Greiling & Gerhard Pfaff (MLS*)
Do. 17. März 2022 – 12.30 bis 18.00 Uhr
Ort: Rathaus Berlin-Tiergarten, Balkonsaal
Programm
Eröffnung und Begrüßung
Gerda Haßler (Präsidentin der Leibniz-Sozietät)
Teil 1: Rohstoffe und Energiewende
Rohstoffverfügbarkeit und Energiewende. Christoph Hilgers (KIT Karlsruhe & ThinkTank Industrielle Ressourcenstrategien)
Lithium for UK – Lithium for Europe: Research in Progress. Reimar Seltmann (MLS)
Lithiumextraktion aus Geothermalwässern im Oberrheingraben. Jens C. Grimmer (GeoThermal Engineering GmbH Karlsruhe)
Teil 2: Rohstoffexploration und Entsorgung
Aerogeophysikalische Rohstofferkundung in der Mongolei – ein Projekt im Rahmen der Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft. Rainer Herd (TU Cottbus-Senftenberg)
Mineral Systems Analysis – von der Entstehung der Freiberger Silbergänge zur Entwicklung innovativer Explorationsvektoren. Mathias Burisch (TU Bergakademie Freiberg & Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg)
Vorstellung, Arbeit und erste Resultate des H2020 GREENPEG Rohstoffexplorationsprojektes. Axel Müller (MLS)
Die sichere Endlagerung wärmeerzeugender Nuklearabfälle. Hennes Obermeyer (MLS)
(*) MLS: Mitglied der Leibniz-Sozietät
Flyer der Tagung zum Download
Abstracts und Curricula vitae
Rohstoffverfügbarkeit und Energiewende
Prof. Dr. Christoph Hilgers (KIT Karlsruhe & ThinkTank Industrielle Ressourcenstrategien)
Zusammenfassung:
Die deutsche Energiewende, die damit assoziierte die Mobilitätswende und der geplante Umbau des exportorientierten Industriestandorts Deutschland bedingen einen stark steigenden Rohstoffbedarf mit neuen Lieferketten. Gleichzeitig wird sich der Energie- und Rohstoffbedarf der Welt aufgrund steigender Weltbevölkerung und wachsendem Wohlstand weiter erhöhen. China, Indien und Russland werden 2060 den Wohlstand der EU-4 (Deutschland, Frankreich, Italien, UK) mit ihren dann mehr als 3 Mrd. Menschen erreichen (OECD 2019). Fossile Energien und Kernenergie werden 2050 voraussichtlich 60% (95 PWh) der Weltenergie decken und die geförderte Menge an Erdgas wird bis 2050 (47 PWh) weiter steigen (DNV 2019). Die Gewinnung von metallischen Erzen wird global von 2,6 Gt (1970), 9 Gt (2019) auf 20 Gt (2060) anwachsen (OECD 2019). Da Rohstoffmengen und Anforderungen an Rohstoffqualität auch zukünftig nicht allein durch Recycling zu decken sind, werden neben Deutschland und der EU auch andere Länder, die die Energie- und Mobilitätswende sowie den Umbau der Industrie umsetzen wollen, Maßnahmen zur Deckung des Bedarfs implementieren müssen.
Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energie benötigen etwa 9x mehr (Erdgas vs. onshore Wind) und batteriebetriebene Autos etwa 6x mehr Rohstoffmenge als konventionelle Autos. Entsprechend müssen die Lagerstätten gefunden und die Jahresproduktion von Gewinnung, Verhüttung und Raffination je nach Element und Studie erhöht werden (z. B. World Bank Group 2017, IEA 2021). Da die Rohstoffe eine hohe Länderkonzentration aufweisen und die Raffinadeproduktion hauptsächlich in China liegt, ist eine Diversifizierung mit resilienten Lieferketten herausfordernd.
Bei fortschreitender Innovation von Exploration und Gewinnung, Bergbau- und Aufbereitungstechnik ist ein geologischer Rohstoffmangel nicht absehbar. Die Recyclingquote kann erhöht, neue Technologien entwickelt und eine kurzfristige Lagerhaltung sichergestellt werden, wenn Verhüttung und Raffination zur Verfügung stehen. Dennoch wird die Verfügbarkeit von Energie und Rohstoffen eingeschränkt. Der Globalisierung einer vernetzten Wirtschaft, globalem Austausch von transportierten Gütern, von Kapital und von Menschen in einem freien Markt steht nun eine Änderung des globalen Machtgefüges mit zunehmenden nationalistischen und protektionistischen Entwicklungen gegenüber.
Ob Deutschland und die EU neben zahlreichen Analysen und Studien auch Bedingungen schaffen, auch zukünftig einer wettbewerbsorientierten Marktwirtschaft den Zugang zu Rohstoffen zu ermöglichen, bleibt abzuwarten.
EU 2020. Critical materials for strategic technologies and sectors in the EU – a foresight study. 98 pp.
IEA 2021. The Role of Critical World Energy Outlook Special Report Minerals in Clean Energy Transitions. 283 pp. https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions
Marscheider-Weidemann et al. 2021. Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2021. DERA Rohstoffinformationen. 366 pp.
World Bank Group 2017. The growing role of minerals and metals for a low carbon future. World Bank Group, EGPS (Extractives Global Programmatic). 92 pp.
OECD 2019. Global Material Resources Outlook to 2060: Economic Drivers and Environmental Consequences, OECD Publishing, Paris.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Christoph Hilgers leitet den Lehrstuhl für Strukturgeologie und Tektonik und ist geschäftsführender Direktor des Instituts für Angewandte Geowissenschaften am KIT. Seine Interessen sind Energiesysteme, Rohstoffeffizienz, Vorhersage von Reservoir-Qualitäten, transnationale Hochschulbildung sowie Prozess- und strategische Analysen. Nach dem Studium der Geologie an der RWTH Aachen und der Angewandten Strukturgeologie & Gesteinsmechanik am Imperial College London arbeitete er als wissenschaftlicher Assistent an der RWTH Aachen, von wo aus er an das WZL, Qualitätsmanagement & Fertigungsmesstechnik wechselte. Dort entwickelte er die GUtech Oman als Teil der OES LLC, die er anschließend in Muskat, Oman, aufbaute und leitete. Vor seinem Ruf an das KIT war er Professor für Reservoir-Petrologie an der RWTH Aachen.
Er ist Mitglied verschiedener professioneller und interdisziplinärer Initiativen wie dem ThinkTank Industrielle Ressourcenstrategien, RohstoffWissen e.V. und der wissenschaftlichen Gesellschaft für die Up- und Downstream Industrie DGMK e.V.
Lithium for UK – Lithium for Europe: Research in Progress
Prof. Dr. Reimar Seltmann (MLS)
Zusammenfassung:
Lithium is essential for all existing and near-term commercial electric vehicle battery technologies and for efficient energy storage and is thus considered the “gateway element” to a zero carbon future. It is therefore vital that the supply chain focuses on sourcing lithium in a secure, sustainable manner to support its battery manufacturing and zero-carbon ambitions. An important result of recent research in both European and national scale is that Cornwall (SW England) was identified as one of the most promising areas for a future lithium extraction and production industry. Cornwall currently ranks as one of the most economically-deprived regions in Europe. It is therefore expected that the development of lithium resources in Cornwall will create a significant boost to economic activity and regional productivity.
The “Lithium for UK” (Li4UK) project was commissioned to assess the feasibility of producing battery quality lithium from UK sources and to evaluate the potential for building a critical new industry for Britain. Currently, the majority of the world’s lithium is produced in South America and Australia, and is then shipped to China for processing into lithium chemicals for the manufacture of lithium-ion batteries (LIB). Such production has a high associated carbon footprint and also means battery manufacturers worldwide are heavily reliant on China for a metal which is fundamental to the energy transition towards a green economy. Importantly, there is currently no commercial production of battery quality lithium in the whole of Europe.
The beneficiation of Lithium ore (Li mica in granites, spodumene and petalite in pegmatites, Li borate in volcano-sedimentary units, direct lithium extraction from brines or geothermal waters) over concentrate to battery grade lithium carbonate or lithium hydroxide is more energy intensive the more purification cycles are required, with grinding of rocks representing the bottleneck causing highest carbon footprint in the flow sheets.
Development of main lithium projects takes more than 7 years from exploration to production. The most significant projects (Jadar / Serbia, Cinovec – Zinnwald / Czech – German Erzgebirge, St.Austell / Cornwall, San Jose / Spain, Keliber / Finland, Wolfsberg / Austria, Goncalo & Mina do Barroso / Portugal, Leinster / Ireland, Upper Rhine Graben / Germany) are in various project development stages (scoping, pre-/feasibility, bankable feasibility to definite feasibility study), but production lies years ahead. In best case scenario, European Li resources will be contributing to domestic supply and reducing import dependence, but it cannot be expected that supply can cover the exploding bulk demand.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Reimar Seltmann PhD MSc SEGF MLS IAGOD-HLM (PhD 1987 Bergakademie Freiberg) is a Research Leader in Ore Deposits and Petrology at the Natural History Museum, London, U.K., and Founder/Head of CERCAMS (Centre for Russian and Central Eurasian Mineral Studies) in NHM’s Earth Sciences Department and the NHM Centre for Resourcing the Green Economy.
He has almost 40 years of experience in studies of the anatomy of ore-bearing granitic systems of Transeurasian metallogenic belts, with special interest in fluid-saturation textures and magmatic-hydrothermal transition processes of granite-ore systems. His mineral deposits research covers a wide range, encompassing economic geology, igneous petrology, processing mineralogy (geometallurgy) of critical rare materials, and geochemistry of mineralized felsic systems, with regional focus on geodynamic and metallogenic processes in ore districts of collisional belts and extensional settings. Published case studies cover mostly rare metal Li-F granites, rare metal pegmatites and porphyry mineral systems of European Variscides and Uralides-Altaids (Central Asian Orogenic Belt). His track record counts more than 500 research papers to date, including more than 130 publications in peer-review journals (Scopus h-38) and more than 20 edited reference books.
Reimar Seltmann is a member of the Leibniz Society of Sciences in Berlin since 2011, an Honorary Life Member of IAGOD, and SEG Fellow. He holds multiple positions as Visiting Professor in Kazakhstan and China and is an Adjunct Associate Professor of Trinity College, University of Dublin, Ireland. He has co-/led NHM research in several projects: IUGS-IGCP (four 5-year grants since 1997) and INTAS network research, EC h2020 funded FAME, UKRI FBC funded Li4UK. He is currently a Co-Investigator on the NERC projects FAMOS and LiFT.
Lithiumextraktion aus Geothermalwässern im Oberrheingraben
Dr. Jens C. Grimmer (GeoThermal Engineering GmbH Karlsruhe)
Zusammenfassung:
Die derzeitige Produktion von Lithium erfolgt überwiegend aus Salzsee-Solen arider Gebiete orogener Hochplateaus wie dem Altiplano-Puna Plateau (Chile, Argentinien, Bolivien) und dem Qaidam-Tibet Plateau (China) und aus Festgesteinen gut aufgeschlossener pegmatitreicher Granitgebiete (Australien, Kanada, Simbabwe u.a.). Die deutsche Lithium-Importquote beträgt derzeit 100 %. Ein neues Verfahren zur heimischen Produktion von Lithium bieten die Geothermie-Kraftwerke im Oberrheingraben. Für eine wirtschaftliche Produktion bieten sich Anlagen-interne technisch-energetische Ressourcen in einem integrierten Kreislaufbetrieb unter Ausnutzung der hohen Fließraten an, wobei unerwünschte chemische Ausfällungen und damit verbundener Entsorgungsaufwand minimiert werden. Die Konzentrationen liegen zwischen 150 ppm und 200 ppm und bilden mit den jeweils erzielbaren Fließraten in den derzeit fünf aktiven Geothermie-Anlagen des Oberrheingrabens (Bruchsal, Insheim, Landau, Rittershoffen, Soultz-sous-Forêts) ein jährliches Gesamtpotenzial von ca. 1500 Tonnen an gewinnbarem elementarem Lithium, entsprechend ca. 8000 Tonnen Lithiumkarbonat. Eine heimische Lithiumproduktion reduziert globale Abhängigkeiten und ermöglicht den Aufbau europäischer Wertschöpfungsketten. Zuflüsse geothermischer Fluide in die Bohrungen, die eine bemerkenswerte stoffliche Ähnlichkeit aufweisen, lassen sich aus Bruchzonen im kristallinen Sockel und in den triassischen Sedimenten nachweisen. Alterationsexperimente von Granitoiden mit hochsalinaren Lösungen deuten auf eine Herkunft des Lithiums sowie der anderen Elemente aus Fluid-Gesteinswechselwirkungen hin. Hinweise auf eine ausschließlich marine Herkunft lassen sich aus publizierten Daten nicht ableiten.
Kurz-CV:
Dr. Jens C. Grimmer beendete sein Geologie-Studium an der Fridericiana-Universität Karlsruhe (TH) 1998 mit einer Diplomarbeit zur Geologie und Tektonik der nördlichen Lechtaldecke. Von 1998-2002 arbeitete er an seiner Doktorarbeit über Tektonik und Thermochronologie des Yangtze, die er mit dem Titel Dr. rer. nat. abschloss. In den folgenden Jahren war er Mitarbeiter in einem Industrieprojekt in einer Arbeitsgruppe für Petrologie und Lagerstättenkunde an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, wissenschaftlicher Angestellter in einer Arbeitsgruppe für Strukturgeologie und Tektonophysik an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, wissenschaftlicher Angestellter in der Abteilung Strukturgeologie und Tektonophysik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Fridericiana-Universität Karlsruhe sowie in der Abteilung Geothermie am KIT. 2017 habilitierte er in Karlsruhe mit der Arbeit „Tectonic evolution of the central Scandinavian Caledonides“. Seit 2018 ist er als wissenschaftlicher Angestellter in der Abteilung Geothermie und Reservoir-Technologie am Institut für Angewandte Geowissenschaften des KIT und seit 2019 zusätzlich als Senior Geologist bei der Geothermal Engineering GmbH in Karlsruhe tätig.
Aerogeophysikalische Rohstofferkundung in der Mongolei – ein Projekt im Rahmen der Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft
Prof. Dr. Rainer Herd (TU Cottbus-Senftenberg)
Zusammenfassung:
Aus verschiedenen Gründen hat der Lehrstuhl Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg mit internationalen Partnern ein Multisensor-Airborne-Erkundungssystem auf der Basis eines Ultraleichtflugzeugs entwickelt.
Im Rahmen der “Deutsch-Mongolischen Rohstoffpartnerschaft” wurde dieses System für Rohstofferkundungen in die Mongolei transportiert.
Im Verlauf des Projekts hatte das Projekt-Team mit unterschiedlichen technischen, administrativen und klimatischen Bedingungen zu kämpfen. Während der Untersuchungskampagne 2019 wurden 2000 Linienkilometer in zwei Gebieten (Zentralgobi und Hangai-Gebirge) vermessen. Die Ergebnisse zeigen, dass luftgestützte Rohstofferkundungen mit einem Ultraleichtflugzeug in der Mongolei möglich und kostengünstig sind.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Rainer Herd ist Leiter des Lehrstuhls Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft an der BTU Cottbus-Senftenberg. Er studierte Geologie an der Technischen Universität Darmstadt und im Zweitstudium Geophysik an der Universität Frankfurt/Main. Nach dem Diplom in Geologie arbeitete er als Explorationsgeologe in Europa, Mittelamerika, West- und Ostafrika bevor er den wissenschaftlichen Weg einschlug und mit einer rohstoffgeologischen Arbeit über Ostsibirien promovierte. Nach einer Juniorprofessur wurde Rainer Herd 2009 Leiter des Lehrstuhls Rohstoff- und Ressourcenwirtschaft. Seine wissenschaftlichen Interessen liegen u.a. im Bereich der Entwicklung von Rohstofferkundungskonzepten und der Weiterentwicklung von Erkundungsmethoden.
Mineral Systems Analysis – von der Entstehung der Freiberger Silbergänge zur Entwicklung innovativer Explorationsvektoren
Dr. Mathias Burisch (TU Bergakademie Freiberg & Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg)
Zusammenfassung:
Mineral Systems Analysis ist ein holistischer wissenschaftlicher Ansatz, der darauf abzielt, die Summe der geologischen Prozesse zu verstehen, die für die Bildung, Veränderung und Erhaltung von Lagerstätten entscheidend sind. Als Fallstudie dient in diesem Vortrag der Freiberger Gangdistrikt, in dem seit kurzem durch die Firma Excellon Resources wieder aktiv auf Silber erkundet wird. Die neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse zeigen, dass es sich bei den Freiberger Ag-Pb-Zn-(Au)-(In)-Gängen um ein magmatisch-hydrothermales System handelt, welches viele Ähnlichkeiten zu bedeutenden Silberlagerstätten wie z. B. die in Fresnillo, Mexiko hat. Mit Flüssigkeitseinschlussuntersuchungen konnten Abkühlung, Aufkochen und CO2-Entgasung als wichtigste erzbildende Parameter definiert werden. Die damit einhergehenden Veränderungen der Fluidbedingungen führen zu einer vertikalen mineralogischen Zonierung innerhalb der Gänge. Basierend auf diesen Erkenntnissen konnten innovative Explorationsvektoren definiert werden, um Bereiche mit hohem Rohstoffpotential in solchen Systemen zu identifizieren.
Kurz-CV:
Dr. Mathias Burisch-Hassel studierte von 2007-2012 Geowissenschaften an der Albert-Ludwigs-UniversitätFreiburg. In seiner Bachelorarbeit behandelte er die Fluoritinspektion in der Göscheneralp, in der Masterarbeit die Wirtsgesteinsalteration und Spaltmineralbildung in der Planggenstock-Kristallhöhle. Von 2013-2016 arbeitete er an der Eberhard-Karls-University Tübingen an seiner Doktorarbeit über Erzbildungsprozesse in hydrothermalen Lagerstätten, die er mit dem Titel Dr. rer. nat. abschloss. In seiner Habilitation, die er 2021 an der TU Bergakademie Freiberg abschloss bearbeitete er hydrothermale Mineralsysteme Mitteleuropas in Form von Fallstudien aus dem Erzgebirge und dem Schwarzwald.
Für seine wissenschaftlichen Leistungen erhielt Mathias Burisch-Hassel 2020 den Victor-Moritz-Goldschmidt-Preis der Deutsche Mineralogischen Gesellschaft und den Waldemar-Lindgren-Award der Society of Economic Geologists.
Vorstellung, Arbeit und erste Resultate des H2020 GREENPEG Rohstoffexplorationsprojektes
Prof. Dr. Axel Müller (MLS)
Zusammenfassung:
Das GREENPEG-Projekt, das vom Horizont 2020 Programm der Europäischen Kommission “Klimaschutz, Umwelt, Ressourceneffizienz und Rohstoffe” finanziert wird, hat das Ziel, multimethodische Explorationswerkzeuge und -abläufe zur Identifizierung von europäischen, oberflächennahen Pegmatit-Lagerstätten zu entwickeln. Das Konsortium des viereinhalbjährigen Projektes, das im Mai 2020 startete, umfasst drei Explorationsdienste und Bergbaubetreiber, einen staatlichen geologischen Dienst, drei Beratungsunternehmen und fünf akademische Forschungs- und Lehrinstitute aus acht europäischen Ländern. Das Naturkundemuseum der Universität Oslo koordiniert das Projekt.
Zielrohstoffe von GREENPEG sind Lithium, hochreiner Quarz und metallisches Silizium, keramischer Feldspat, Seltenerdenelemente, Tantal, Beryllium und Cäsium, die in der Natur in Pegmatiten, ein grobkristallines, magmatisches Gestein, konzentriert sind. Silizium und Lithium sind momentan zwei der gefragtesten Metalle für die Realisierung der grünen Technologie, da diese für die Photovoltaik bzw. die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien unverzichtbar sind. Bisher wurden keine Explorationsstrategien für Pegmatit-Erzlagerstätten entwickelt, da die ökonomische Nachfrage gering war. Darüber hinaus gab es aufgrund technischer Herausforderungen eine extrem niedrige Entdeckungsrate für Pegmatit-Lagerstätten. GREENPEG wird neue Werkzeuge entwickelt bzw. konventionelle Methoden anpassen, auf die Exploration von verschiedenen Pegmatit-Typen in unterschiedlichen geographischen Umgebungen, um den Explorationserfolg zu erhöhen und die ökologischen und sozialen Auswirkungen zu verringern. Die entwickelten Methoden werden für die Kommerzialisierung in drei europäischen Demonstrationsstandorten getestet und optimiert. Die Demonstrationsstandorte sind Wolfsberg in Österreich, Süd-Leinster in Irland und Tysfjord in Norwegen. GREENPEG ist ein Pionierprojekt, das den Fokus der Explorationsstrategien und -technologien von großvolumigen Erzen geringer Qualität hin zu kleinvolumigen Erzen hoher Qualität richten wird. Dieser Vortrag erläutert den methodischen Ansatz von GREENPEG und bietet einen Ausblick auf das grüne Technologiezeitalter aus der Perspektive des GREENPEG Konsortiums.
Kurz-CV:
Prof. Dr. Axel Müller ist Leiter der Forschungsgruppe Mineralogie am Naturkundemuseum der Universität Oslo in Norwegen. Nach Abschluss seiner Doktorarbeit an der Universität Göttingen über die Spurenelementchemie des Quarzes und seiner geologischen Anwendung im Jahre 2000, forschte er im Rahmen eines Marie Skłodowska-Curie Stipendiums über die Genese von Seltenen-Metall-Lagerstätten am Natural History Museum in London. Von 2004-2015 arbeitete er als Explorationsgeologe für den Geologischen Dienst von Norwegen und für ein Jahr für das Bergbau- und Aufbereitungsunternehmen The Quartz Corp in den USA. Seit 2015 ist er am Naturkundemuseum in Oslo tätig. Seine momentanen Forschungsinteressen gelten der Lagerstätten-Genese von kritischen Rohstoffen (Si, Li, Be, Sc, Ta, Seltenerdelemente), die unabdingbar für die Energiewende sind. Seit 2014 ist er Mitglied der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin.
Die sichere Endlagerung wärmeerzeugender Nuklearabfälle
Dr. Hennes Obermeyer (MLS)
Zusammenfassung:
Die sichere Ablagerung radiotoxischer Abfälle erfordert, besonders da technische Maßnahmen über den geforderten Sicherungszeittraum von einer Million Jahre nicht evaluiert werden können, vor allem ein schlüssiges Konzept der geologischen Barriere. Nach Jahrzehnten erfolglosen Experimentierens mit ungeeigneten Deponierungsmethoden (Asse-II) in ungeeigneten Barriere-Situationen (Asse-II, Schacht Konrad, Salzstock Gorleben) ist mit dem Standortauswahlgesetz erstmals ein Kriterienkatalog für die Anforderungen an eine geologische Barriere entstanden. Es ist jedoch abzusehen, dass die Anforderungen dieses Gesetzes auf deutschem Gebiet nicht erfüllt werden können.
Kombiniert man die Forderung mächtiger Steinsalzformationen, geringpermeabler Gebirgsdurchlässigkeiten und einem geologischen Untergrund, der sich die nächsten Millionen Jahren nicht hebt, so drängen sich an großen Blattverschiebungen orientierte Pull-Apart-Strukturen als Lösungsansatz förmlich auf.
Bei dem an der Aqaba-Levante-Blattverschiebung orientierten Tote-Meer-Pull-Apart sind die Voraussetzungen für die Ablagerungen kritischer Abfälle so ideal, dass es als Goldstandard für eine geologische Barriere betrachtet werden kann. Die Aqaba-Levante-Blattverschiebung ist eine durch die Gegenuhrzeiger-Bewegung der arabischen Halbinsel seit dem Oligozän aktive sinistrale Blattverschiebung mit einem nachgewiesenen Versatz von 106 km. An jedem Linksversatz der Blattverschiebung sind transtensive Pull-Aparts entstanden, deren Randstörungen die Erdkruste vollständig durchschlagen und das Beckeninnere bis in große Tiefen absenken.
Im Tote-Meer-Becken finden sich unter den bis zu 3 bis 4 km Meter mächtigen tonig-mergeligen Sedimenten der Amora-, aka Lisan-Formation das Salinar der Sedom-Formation. In dem auf jordanischer Seite gelegenen Sedom-Diapir wurde das Salinar in Bohrungen bis zu 4430 m erkundet ohne die Liegendgrenze zu erreichen. Die seismische Liegendgrenze liegt zwischen 5200 und 7000 m. Bei einer Höhenlage des Toten Meers von -400 m unter Meeresspiegel ist das Tote Meer sowohl die Vorflut für alle Oberflächengewässer, als auch für das Grundwasser. Alleine der geringe Wärmefluss von 30 bis 50 mW/m² zeigt, dass kein Grundwasser, sondern lediglich Formationswasser vorhanden ist. Selbst innerhalb des Fluidkörpers der Tote-Meer-Sole findet infolge der Dichtegradienten keine Durchmischung statt.
Das Tote-Meer-Becken stellt unter den beschrieben tektonischen, lithologischen, hydrogeologischen und orographischen Bedingungen den optimalen Zustand einer geologischen Barriere dar. An diesem Goldstandard werden sich weltweit alle anderen Endlagersituationen messen lassen müssen.
Kurz-CV:
Dr. Hennes Obermeyer hat an der TU Karlsruhe und der Universität Heidelberg Geologie studiert. Seine Arbeiten in den 1980 und 1990er Jahren über den Einfluss von Hausmülldeponien auf die Güte des Grundwassers trugen maßgeblich dazu bei, die Deponierung von Frischmüll in Deutschland zu beenden. Er ist seitdem in verschiedenen Positionen als beratender und unabhängiger Sachverständiger unterwegs.
Hennes Obermeyer hat die Anwendung der natürlichen elektromagnetischen Strahlung für (u. a.) geologische Probleme wesentlich befördert. Dazu und zu anderen geowissenschaftlichen Themen verfasste er eine Reihe wichtiger Publikationen. Er ist heute Vorstand einer genossenschaftlichen Vereinigung von naturwissenschaftlichen und technischen Sachverständigen in Karlsruhe. Seit 2017 ist er Mitglied der Leibniz-Sozietät der Wissenschaften zu Berlin.
Organisation und Moderation der Tagung: Reinhard O. Greiling (MLS), Gerhard Pfaff (MLS)
Stand: 07.02.2022
Details
Venue
Berlin , 10551 Deutschland
Organizer