# taz.de -- Forschung zu Biomining: Bakterien im Bergwerk

	# taz.de -- Forschung zu Biomining: Bakterien im Bergwerk

	> Im sächsischen Freiberg suchen Forscher nach Mikroorganismen. Sie hoffen,
	> damit wertvolle Metalle aus Erzen herauslösen zu können.

	Bild: Die TU Freiberg besitzt als einzige Universität ein eigenes Bergwerk.

	FREIBERG taz \| Ein Berg voller spätgotischer Häuser, ein Dom, ein
	Marktplatz – im sächsischen Städtchen Freiberg blitzt überall das
	Mittelalter. Im 12. Jahrhundert war es so groß wie das benachbarte Leipzig.
	Der Bergbau hat es reich gemacht, bis 1969 wurden hier Zink und Blei
	abgebaut.

	Heute hängen an frisch getünchten Gebäuden Plaketten, die von seiner
	stolzen Geschichte erzählen. Erinnert wird an Professoren wie den „Nestor
	der Ingenieurökonomie“ Günther Hollweg (der die Bergakademie Freiberg
	Anfang der 1960er Jahre allerdings auf strammen „Ostkurs“ brachte) oder an
	Adolf Ledebur, der Ende des 19. Jahrhunderts die Eisenverarbeitung
	modernisierte.

	Beide waren Lehrer an der Bergakademie Freiberg. Die 1765 gegründete
	Montan-Universität ist eine der ältesten der Welt und hat noch immer ihren
	Platz im Herzen der Stadt – auch wenn sich der Bergbau aus Deutschland
	größtenteils verabschiedet hat. Zwar gibt es noch Erzlagerstätten, doch zu
	Weltmarktpreisen lassen sie sich schon lange nicht mehr gewinnen.
	Allenfalls der Kohlebergbau hat überlebt.

	Besuchern erscheint das fast 900 Jahre alte Städtchen wie ein riesiges
	Bergbaumuseum. Auf seiner höchsten Erhebung lässt sich genau das
	besichtigen, in dem Bergwerk „Reiche Zeche“, in dem noch immer Zink,
	Silber, Kupfer, Kobalt, Nickel, Indium und Germanium liegen.

	## Suche nach wertvollen Vorkommen

	Ein Förderverein organisiert Grubenfahrten für Besucher und wirbt in Flyern
	mit „untertägigen Veranstaltungsräumen für Festlichkeiten“. Zudem dient …
	Schacht als Lehrbergwerk, Institute der Universität haben sich angesiedelt.

	Vor dem Eingangsgebäude, hinter dem der Förderturm aufragt, drapieren sich
	ausgediente Kippförderwagen und Muldenkipper, das Gebäudeensemble der Zeche
	umfasst Fachwerk bis Sichtbeton, und dahinter blüht gelb ein Rapsfeld.

	Für Michael Schlömann von der Bergakademie ist die große Bergbautradition
	Freibergs aber mehr als Folklore. „Die Nachfrage nach Metallen steigt
	weltweit an“, sagt der Professor für Mikrobiologie, „doch die Lagerstätten
	werden immer schwerer zugänglich und ihre Erzkonzentrationen geringer“.

	In Zukunft müssten also auch Vorkommen ausgebeutet werden, die bisher nicht
	beachtet worden wären. Dazu gehören Schlackenhalden, aber auch Halden, die
	relativ arme Erze oder früher nicht beachtete Begleitelemente enthalten.
	„Entweder es wird viel teurer, oder wir brauchen neue Techniken“, sagt
	Schlömann. Biomining, heißt das Stichwort.

	Gleich zwei Forschungseinrichtungen befassen sich vor Ort mit der Methode,
	mit Mikroorganismen Bergbau zu betreiben. Seit einigen Wochen arbeiten
	unter Schlömanns Leitung 13 Professoren verschiedenster Fachrichtungen –
	Bergbauingenieure, Biologen, Chemiker, Geologen, Verfahrenstechniker,
	Metallurgen – und ebenso viele Doktoranden an einem Forschungskolleg der
	Bergakademie, das die private Krüger-Stiftung mit rund 6 Millionen Euro
	finanziert.

	## Bakterien – die fleißigen Helfer

	Am Freiberger Biohydrometallurgischen Zentrum für strategische Elemente
	untersuchen sie Wege, Germanium und Indium mittels Bakterien zu gewinnen.
	Die beiden Metalle sind begehrt in der Kommunikationstechnologie und liegen
	in verschiedenen Erzen meist in sehr geringen Konzentrationen vor.

	Am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, einer
	außeruniversitären Forschungseinrichtung, forscht die Biotechnologin Katrin
	Pollmann an einem ähnlichen Projekt. Sie sucht mit ihrem zehnköpfigen Team
	nach geeigneten Bakterien, mit denen sich die Kupfervorkommen in der
	sächsisch-brandenburgischen Lausitz erschließen ließen.

	Mit konventionellen Methoden wird daraus Kupfer gewonnen, indem das Gestein
	aus der Mine gebrochen und als Brocken ans Tageslicht befördert wird; sie
	werden zerkleinert, gemahlen und schließlich erhitzt, um das Metall
	herauszulösen.

	Übrig bleibt immer noch erzhaltige Schlacke, die auf hügelgroßen Halden
	gelagert oder als minderwertiges Baumaterial, etwa im Straßenbau,
	eingesetzt wird. Zu ineffizient und energieaufwendig sei das, urteilt
	Pollmann. Denn in dem schwarzen, goldgetupften Gestein – dem Kupferschiefer
	– kommt das Erz fein verteilt vor, um geringe Mengen Metall zu erhalten,
	müssten große Mengen Gestein fein gemahlen werden.

	Statt – mittels mechanischer Einwirkung und Hitze – große Mengen Energie zu
	verwenden, um an die Metalle heranzukommen, möchte sie Mikroorganismen auf
	erzhaltige Gesteinsbrocken ansetzen. Doch auch herkömmlichen
	biotechnologischen Methoden widersetzt sich der Kupferschiefer.

	Anders als die weltweit am häufigsten vorkommenden Kupfer-Porphyries ist er
	für Bakterien nur schwer verdaulich. Darum gilt es zunächst herauszufinden,
	welche Bakterien oder Pilze überhaupt geeignet sind, die kohlenstoffreichen
	heimatlichen Kupfererze abzubauen, unter mindestens 100 Stämmen muss das
	Team um Pollmann suchen.

	Das gestaltet sich am Biohydrometallurgischen Zentrum Schlömanns einfacher:
	Dort wird mit „Standard-Bakterien“ wie etwa Acidithiobacillus ferrooxidans
	gearbeitet. In saurer Umgebung und unter Zugabe von Kohlendioxid nutzen sie
	Metallionen zur Energiegewinnung und lösen sie dazu aus dem Gestein heraus.

	Diese Vorgänge sollen entweder auf unten abgedichteten Halden oder in
	Bioreaktoren stattfinden. Millionen Bakterien tummeln sich allein in einem
	Milliliter Flüssigkeit. Welche Bakterienstämme am ehesten geeignet sind, in
	welcher Korngröße sie die Erze am besten aufschließen können, sind
	knifflige Fragen für Biologen.

	## Wie Metalle herausgeholt werden

	Ergebnis der Arbeit der Mikroorganismen ist eine Lösung, in der sich je
	nach Ausgangserz alle möglichen Metalle wie Zink, Kupfer, Zinn und Eisen,
	aber auch Aluminium und Spuren von Indium und Germanium sowie von
	Schwermetallen wie Cadmium und Blei befinden.

	Hier wird es spannend für die Chemiker: Sie müssen herausfinden, wie sie
	die Metalle möglichst getrennt voneinander aus der Flüssigkeit herausholen
	können. „Im besten Fall entsteht dabei kein Abfall“, sagt der am Projekt
	beteiligte Chemieprofessor Martin Bertau. „Alle enthaltenen Metalle werden
	getrennt, die Bakteriensuspension wird im geschlossenen Kreislauf geführt
	und wieder verwertet.“

	Säure, Schwermetalle – Bergbau mit Mikroben ist nicht per se
	umweltfreundlich. Das zeigt die Mine Talvivaara in Finnland. Auf über 60
	Quadratkilometern Fläche werden hier Nickel, Zink, Kobalt und Kupfer
	abgebaut, zum Teil per Biomining. Rund 24 Millionen Tonnen erzhaltiges
	Gestein werden jährlich zu großen Halden aufgetürmt und mit
	Bakterienkulturen behandelt.

	Regelmäßig gerät das Unternehmen in die Schlagzeilen, weil es das Wasser
	zwar in geschlossenen Systemen halten will, ihm das laut Juha Aromaa von
	Greenpeace Finnland aber nicht gelingt. Die Halden seien zu groß, und im
	regen- und schneereichen Klima Finnlands die Wassermassen offenbar nicht
	kontrollierbar. „Inzwischen ist das gesamte Minengelände mit nickel- und
	schwermetallhaltigem Wasser verseucht“, sagt Aromaa.

	Diese Prozesse seien in den Griff zu bekommen, glauben die Freiberger
	Wissenschaftler. „Die Methode wird zwar schon eingesetzt“, sagt Schlömann,
	„aber sie ist noch nicht gut genug.“ 8 bis 20 Prozent des Kupfers wird
	weltweit mittels Biomining gewonnen. Man habe das zwar bis in die 80er
	Jahre erforscht, „seitdem hat es aber weltweit keine großen Fortschritte
	mehr gegeben“, sagt Pollmann.

	Weil der Bergbau so kapitalintensiv sei, sei er nicht gerade
	innovationsfreundlich. „Funktioniert eine Methode einigermaßen“, so die
	Biologin, „bleibt man dabei.“ Neue Techniken hätten es dementsprechend
	schwer. In den letzten Jahren habe man aber enorme Fortschritte in der
	Genom- und Biodiversitätsforschung gemacht, die Erkenntnisse über
	Mikroorganismen wie Pilze oder Bakterien, etwa über Kultivierungsmethoden
	oder Stoffwechselprozesse, nutzten nun auch den Bergbauprojekten.

	Um die dabei zwangsläufig entstehenden säure- und schwermetallhaltigen
	Abwässer beherrschen und letztlich reine Metalle gewinnen zu können, sind
	in die Projekte von Anfang an Bergbauingenieure, Metallurgen und
	Verfahrenstechniker eingebunden. Ein besonderer Entwicklungsstrang des
	Forschungsprojekts am Biohydrometallurgischen Zentrum ist die Einbeziehung
	des Forschungs- und Lehrbergwerks.

	## Suche nach der Lösung im Berg

	Hier sollen Ingenieure Wege entwickeln, die Mikroorganismen direkt im Berg
	einzusetzen. Die herausgelösten Gesteinsbrocken müssten dann nicht mehr aus
	der Mine herausgebracht werden, das Metall würde herausgeschwemmt. „Sanften
	Bergbau“ nennen das die Freiberger Forscher. Aufgrund der besonderen
	ökologischen Herausforderung – die Beherrschung der Lösungen im Berg – sei
	der aber noch Zukunftsmusik, erklärt Schlömann.

	Ihn fasziniert an dem Projekt, dass er darin anwendungsorientierte
	Forschung betreiben kann, in der er aber immer wieder auf grundlegende
	Probleme trifft. „Die Laugungsprozesse sind so komplex“, beschreibt er das,
	dass sie wissenschaftlich noch hinreichend unverstanden – und damit
	interessant – seien. „Außerdem finde ich den Ansatz richtig“, sagt der
	Professor, „dass eine Universität die regionale Entwicklung fördert.“

	Den Bergbau im Erzgebirge zu befördern, war einst die Begründung für die
	Bergakademie Freiberg. Von 50.000 auf 40.000 ist die Einwohnerzahl des
	Städtchens seit der Wende 1989 zurückgegangen. Für ein Museumsdorf ist das
	immer noch viel.

	28 Jul 2013

	## AUTOREN

	Heike Holdinghausen

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