Freiberger Biohydrometallurgisches Zentrum für strategische Elemente

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Krüger-Forschungskolleg:

Prozesskette zur Metallgewinnung aus Erzen, Halden und Recycling-Material

Vision

Für Industrieländer ist eine sichere und ausreichende Versorgung mit Metallen von entscheidender Bedeutung. Diese Abhängigkeit gilt besonders für „strategische Elemente“, welche zur Herstellung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen sowie für Glasfaseroptik, für Laser-Technologie und für viele weitere hochtechnisierte Produkte benötigt werden. Während sich einerseits der Bedarf an strategischen Elementen erhöht hat und auch zukünftig aufgrund von starkem Wirtschaftswachstum in mehreren Region der Erde weiter steigen wird, ist andererseits die Realisierung einer ausreichenden Versorgung dadurch erschwert, dass die Erze aus immer größeren Tiefen gefördert werden müssen. Zusätzlich müssen für die Metallextraktion auch Erze mit geringen Metallkonzentrationen und komplexer Struktur verwendet werden. Des Weiteren muss Bergbautätigkeit so nachhaltig wie möglich gestaltet werden, und hohe ökologische Standards müssen erfüllt werden. Dazu gehört unter anderem, die Schadstoffbelastung für Wässer, Böden oder Luft zu minimieren, aber auch den Energieverbrauch durch Bergbau so gering wie möglich zu halten.

Um diesen globalen und nationalen Herausforderungen gerecht zu werden, werden hydrometallurgische Verfahren und insbesondere biohydrometallurgische Verfahren eine wichtige Rolle spielen müssen. Aus diesem Grund hat die TU Bergakademie Freiberg mit Finanzierung durch die Dr.-Erich-Krüger-Stiftung das Freiberger Biohydrometallurgische Zentrum („BHMZ“) als Krüger-Forschungskolleg gegründet, um die interdisziplinäre Forschung entlang der gesamten (bio-)hydrometallurgischen Prozesskette zu fördern. Die abgedeckte Prozesskette umfasst Verfahren, das jeweilige Metalle aus dem jeweiligen Ausgangsmaterial (Lagerstätte, Halde, Recycling-Material) in wässrige Lösung zu bringen, sowie verschiedene Herangehensweisen, um reine Metalle oder Metalle enthaltende Materialien aus der Lösung zu gewinnen.

Die Doktoranden des Krüger-Forschungskollegs legen den Schwerpunkt ihrer Untersuchungen auf die beiden Elemente Indium und Germanium, welche von strategischer Bedeutung sind und im 19. Jahrhundert von Wissenschaftlern der TU Bergakademie entdeckt wurden. Jedoch sollen die Erfahrungen, welche durch das Krüger-Forschungskolleg am Beispiel von Germanium und Indium gewonnen werden, und die verfügbaren Geräte in zusätzlichen Projekten auch zur Gewinnung anderer Metalle genutzt werden.

Zur Förderung der interdisziplinären Forschung werden spezielle Kurse für die Mitglieder des BHMZ angeboten, in denen Kenntnisse in den Teilgebiete entlang der Prozesskette erworben werden können, die nicht dem eigenen Fachgebiet entsprechen. Zusätzlich haben die Doktoranden die Möglichkeit, an Kursen zu Soft-Skills, Betriebswirtschaftslehre etc. teilzunehmen, welche von der Graduierten- und Forschungsakademie (GraFA) angeboten werden.

Das BHMZ hat sich zum Ziel gesetzt, die Forschung zur umweltverträglichen Gewinnung von strategischen Metallen zu intensivieren und und hierdurch eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung zu fördern.

Strukturschema BHMZ

Struktur

Der Kern des Krüger-Forschungskollegs wird von den folgenden Professoren und Projekten gebildet:
  • T. Seifert (Lagerstättenforschung): Geologie und Metallogenie von Indium- und Germanium-Lagerstätten im Erzgebirge und in Vergleichsgebieten weltweit
  • H. Mischo (Untertägiger Bergbau): Design, Einrichtung und Durchführung eines in-situ-Versuches zur mikrobiellen Laugung im Forschungsbergwerk Reiche Zeche
  • C. Drebenstedt (Bergbau-Tagebau): Selektive Gewinnung aus und Charakteristik von Tailings/Halden bezüglich Spurenelementführung
  • G. Heide (Mineralogie): Laugungskinetik synthetischer und natürlicher Blei-Zink-Erze und Erzminerale
  • J. Matschullat (Geochemie/Geoökologie): Geochemische Spurenelementanalytik komplexer Proben
  • M. Schlömann (Koordinator; Mikrobiologie): Mikrobielle Laugung von Spurenelemente und Mikrominerale enthaltendem Sphalerit
  • G. Schüürmann (Theoretische und ökologische Chemie): Design neuer In-/Ge-Liganden – Computerchemische Analyse und Optimierung ihrer Eignung als Chelatoren
  • M. Mazik (Organische Chemie): Design, Synthese und Komplexierungseigenschaften von neuen Indium/Germanium Liganden
  • J.-U. Repke (Thermische Verfahrenstechnik): Entwicklung eines membranbasierten Trenn- und Anreicherungsverfahrens zur selektiven Metallgewinnung aus Laugungslösungen
  • G. Frisch (Anorganische Chemie/ Ressourcenchemie): Komplexbildung, Hydrolyse und Fällung von Indium und Germanium unter den Bedingungen der Biolaugung
  • M. Bertau (Technische Chemie): Metallgewinnung aus komplexen polymetallischen Systemen
  • M. Stelter (Nichteisenmetallurgie): Hydrometallurgie von Indium und Germanium
  • H. Ehrlich (Biomineralisation und extreme Biomimetik ): Biomimetisches Verfahren zur Gewinnung von neuen Germanium-haltigen Biokompositen

Neben den genannten Lehrstühlen leisten weitere Gruppen mit Interessean Aspekten der biohydrometallurgischen Prozesskette Beiträge zu den Lehraktivitäten im Rahmen des Forschungskollegs oder sind an gemeinsamen Projekten beteiligt. Diese assoziierten Gruppen umfassen:

Das BHMZ wird zusätzlich von einem Beirat unterstützt, bestehend aus Unternehmens-Vertretern mit Interesse an (Bio-)Hydrometallurgie, Vertretern des Helmholtz-Institutes Freiberg, des Sächsischen Oberbergamtes, der Industrie- und Handelskammer Chemnitz sowie Professoren anderer Universitäten.

Impressum/Kontakt

  • TU Bergakademie Freiberg
  • Biohydrometallurgisches Zentrum
  • Prof. Dr. M. Schlömann (Koordinator)
  • Leipziger Str. 29
  • 09599 Freiberg