Freiberg – Ob Kupfer, Kobalt oder seltene Erden, schon jetzt ist der weltweite Bedarf an diesen und anderen Rohstoffen gewaltig. Und er wird in den nächsten Jahren noch steigen. Beschleunigt wird diese Entwicklung durch Megatrends wie die Elektrifizierung, aber auch durch die Energiewende. Um den Rohstoffbedarf langfristig zu decken, müssen bestehende Kapazitäten ausgeweitet und neue Lagerstätten erschlossen werden. Ein großes Potenzial bieten dabei bislang noch nicht erkundete Vorkommen (beispielsweise von Massivsulfiden) in der Tiefsee, d. h. ab 2.000 m unter dem Meeresspiegel. Allerdings sind für deren Erkundung und Gewinnung neue Maschinen und Technologien notwendig – und genau damit beschäftigt sich das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte und nun auch für den Bauma Innovationspreis nominierte Verbundprojekt Deep Sea Sampling. 

Verbundpartner sind die TU Bergakademie Freiberg mit ihrem Institut für Aufbereitungsmaschinen und Recyclingsystemtechnik sowie dem Institut für Maschinenbau, die Universität Rostock, die FAU Erlangen-Nürnberg sowie die Krebs & Aulich GmbH und die BAUER Maschinen GmbH. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) wie auch die Deep Sea Mining Alliance (DSMA) sind zudem im projektbegleitenden Ausschuss vertreten. 

„Die Thematik des Tiefseebergbaus ist aktueller denn je und erfordert eine Betrachtung der Potenziale und Auswirkungen über alle Fachdisziplinen hinweg. Dazu liefert dieses Forschungsprojekt einen wichtigen Beitrag“, sagt Prof. Dr. Martin Sobczyk vom Institut für Maschinenbau der TU Bergakademie Freiberg. 

„Für die Exploration und den späteren nachhaltigen Abbau von Massivsulfiden in der Tiefsee gibt es einen sehr vielversprechenden Ansatz auf Basis der Fräsentechnik, wie sie im Spezialtiefbau schon lange erfolgreich angewandt wird“, erläutert Dr. Matthias Semel, Verbundkoordinator für das Komplettprojekt von der BAUER Maschinen GmbH. 

2021 erfolgte der Startschuss des auf drei Jahre angelegten Forschungsprojekts. Ziel ist es, anstelle eines flächigen Ansatzes zur Gewinnung der Rohstoffe eine kompakte Schlitzwandfräse zu elektrifizieren und zu einer smarten, teilautonomen vertikalen Bergbaueinheit zu transformieren. „Diese Einheit separiert und charakterisiert das gewonnene Material während des Abbauvorgangs direkt am Meeresboden“, so Dr. Matthias Semel weiter. Dadurch soll nicht nur ein minimalinvasiver, effizienter Ressourcenabbau sichergestellt, sondern auch entstehende Trübewolken durch das Arbeiten in einem geschlossenen, abgeschirmten Prozess eingefangen werden. 

 Bei der Entwicklung einer solch innovativen Technologie müssen jedoch zahlreiche Faktoren einbezogen werden: So herrschen am Meeresboden Wasserdrücke von bis zu 400 bar, komplette Dunkelheit und Temperaturen um 1°C – enorme Herausforderungen für die Maschinentechnik. Hinzu kommen die Beschaffenheit der Massivsulfid-Lagerstätten mit ihren zerklüfteten Oberflächen sowie extreme Hangneigungen. „Bei den Gegebenheiten vor Ort gibt es noch viele Unbekannte – fast wie bei einer Raumfahrtmission“, so Stefan Wegerer, Projektkoordinator in der BAUER Maschinen GmbH. „Neben der technologischen Umsetzung werden im Rahmen des Forschungsprojekts die ökologischen Wechselwirkungen untersucht und neues Grundlagenwissen gewonnen. Ziel ist es, die Auswirkungen auf die Umgebung auf ein Minimum zu reduzieren.“

Hier geht's zum Video →

Alle Fotos/Abbildungen: © BAUER Gruppe