Forschenden der TU Bergakademie Freiberg gelang es, aus Bergbauschlämmen und -abwässern Eisen und Zink zu gewinnen und die Reste zu einem Baustoff weiterzuverarbeiten. Dass der innovative Prozess funktioniert, bewiesen die Chemiker in einer Pilotanlage.
Im ehemaligen Bergbaugebiet sickern eisenhaltige Wässer und mehr als 13 000 Kubikmeter Schlamm in einen künstlich angelegten Bach, den «Roten Graben» bei Freiberg (D). Was bisher als Altlast angesehen und aufwendig ausbaggert und deponiert werden muss, wird im neuen Verfahren durch eine Filterpresse gepumpt und entwässert. «Mehrere Membranen filtern die festen Bestandteile ab und entfernen in einem weiteren Schritt enthaltene Schwermetalle», erklärt Professor Martin Bertau vom Institut für Technische Chemie an der TU Bergakademie Freiberg. Es entsteht sauberes Wasser und ein Restschlamm.
Um aus diesen Resten Eisen und Zink zu gewinnen, nutzen die Forschenden ein etabliertes Verfahren. Dadurch kann der Gesamtprozess wirtschaftlich betrieben werden. «Das Material kann in einem Hüttenbetrieb eingesetzt werden, der daraus Eisen und Zink herstellt», erklärt Projektmitarbeiter Dr. Michael Kraft. Dabei sammeln sich die Schadstoffe Arsen, Blei und Cadmium im Elektrofilter und können sachgerecht entsorgt werden, was zudem ein Umweltproblem löst. Selbst den verbleibenden mineralischen Rückstand verwerten die Chemiker. «Den können wir in Geopolymerbaustoffe verwandeln, indem wir ihn mit gebranntem Ton und Natronlauge versetzen – auch als Abflussfrei bekannt», sagt Kraft.
Klimafreundliche Zementalternative
Geopolymere sind Bindemittel, die in ihrer Zusammensetzung natürlichen Mineralien nachempfunden sind. Ihre Eigenschaften kommen Zement gleich oder übertreffen diesen. Aus dem Grubenschlamm lassen sich zum Beispiel Ziegel herstellen, die sich unbegrenzt recyceln lassen. Durch die Technologie zur Nutzung der Grubenschlämme werden nicht nur Deponieflächen geschont. Rund acht Prozent der weltweiten CO2-Emissionen gehen auf Zement zurück, die sich mit dem Einsatz von Geopolymeren um 80 Prozent reduzieren lassen.
