In China geht der Abbau von Seltenen Erden mit massiver Umweltverschmutzung einher
Es vergeht kaum eine Woche, in der nicht in der nationalen oder internationalen Presse über die drohende Knappheit an strategischen Metallen berichtet wird, die bei der Energiewende von Nutzen sind. Im vergangenen Monat wurde ein Bericht über den steigenden Bedarf an Seltenen Erden bis 2050 weithin bekannt gemacht.
Seltene Erden werden in der Tat in allen neuen Technologien verwendet. Die breite Öffentlichkeit weiß jedoch nicht immer, woher sie kommen und welche Auswirkungen ihre Produktion auf die Umwelt hat.
Was sind seltene Erden?
Seltene Erden haben außergewöhnliche magnetische, elektronische, optische und katalytische Eigenschaften, die besonders nützlich für die Technologien sind, die den Energiewandel begleiten.
Heute wird ihr Verbrauch hauptsächlich von der Branche der Permanentmagnete getragen, die zum Teil aus Seltenen Erden bestehen (insbesondere Neodym und Praseodym und in geringerem Maße Dysprosium und Terbium für Hochleistungsanwendungen).
Die Anwendungsbereiche für diese Magnete sind vielfältig: Sie ermöglichen die Miniaturisierung (Elektronik, Robotik) und die Gewichtsreduzierung von Geräten (Generatoren von Offshore-Windkraftanlagen, Motoren von Elektrofahrzeugen usw.).
Diese Nachfrage wächst jährlich um 10%. Für das Jahr 2021 wird die weltweite Produktion daher auf 280.000 Tonnen Seltene Erden geschätzt. Schätzungen(1) zufolge wäre China mit 60% daran beteiligt, kümmert sich aber nur wenig um die Umweltverschmutzung, die durch ihren Abbau verursacht wird.
Saure Bergbauentwässerung als potenzielle Umweltkatastrophe
China baut insbesondere Tonvorkommen im Süden des Landes ab. Seltene Erden werden dort hauptsächlich mit einer Technik abgebaut, die als „Haufenlaugung“(2) bezeichnet wird.
Leider produziert diese Technologie eine große Umweltverschmutzung(3), die auf die saure Bergbauentwässerung zurückzuführen ist. Dieses spontane Phänomen entsteht durch die Oxidation von Sulfiden (z. B. Pyrit), die in den Gesteinen oder Rückständen enthalten sind. Bei Bergbauarbeiten (Aushub und Abpumpen) wird das chemische Gleichgewicht dieser tiefen Aufschlüsse und Ablagerungen durch eine Oxidation im Kontakt mit der Atmosphäre gestört.
Die Produkte aus dieser sauren Entwässerung können dann in die unterirdische Umwelt migrieren, was zu einer schweren Kontamination von Böden(4), Wasser(5) und Kulturen(6) mit Seltenen Erden führt.
Hinzu kommen Gesundheitsprobleme, darunter die Kontamination von Oberflächen- und Grundwasser mit Metallen (wie Seltenen Erden), die Exposition gegenüber hohen Schwefeldioxidkonzentrationen, Feinstaub usw. Der Anstieg der Konzentrationen von Seltenen Erden in der näheren Umgebung von Bergbaubetrieben hat daher weltweit Anlass zur Sorge gegeben, z. B. in China, Vietnam, Australien, Indien und Spanien.
Um die Umweltauswirkungen infolge der sauren Bergbauentwässerung zu begrenzen, könnten passive natürliche Minderungstechnologien(7) wie mikrobielle Aktivität (z. B. Nitrifikation/Denitrifikation) oder aktive Technologien (z. B. Koagulation/Flockung) eingesetzt werden. Diese beiden großen Technologiearten haben jedoch Nachteile(8), wie z. B. Probleme mit Biokolmattierung und Kalkablagerungen infolge von Mineralausfällungen bei ersteren und kostspielige und langwierige Behandlungen bei letzteren.
Unsere jüngsten Arbeiten(9) in Südchina rund um eine Mine in der Provinz Jiangxi haben gezeigt, dass diese saure Bergwerksdrainage in einem Prozess zur Behandlung des Drainagewassers durch einfache pH-Neutralisierung berücksichtigt werden kann (Abscheidung von mehreren Kilogramm Seltenerden pro Tag). Diese einfache Behandlung ermöglicht die Produktion von Seltenen Erden bei gleichzeitiger Verringerung der verursachten Umweltverschmutzung … ist jedoch wirtschaftlich nicht rentabel.
Seltene Erden – eine strategische Ressource
Die Produktion und der Abbau von Seltenen Erden (von der Mine bis zum Permanentmagneten) sind ein wichtiger Wettbewerbsvorteil Chinas, der die erhebliche Verwundbarkeit der Versorgung für die europäische Industrie unterstreicht.
Um dieses industrielle Ungleichgewicht abzumildern, ermutigt die Europäische Union die Mitgliedstaaten, ihre Versorgungsquellen auszubauen und zu diversifizieren, sei es primär (Bergbau) oder sekundär (Wiederverwendung, Recycling und Abfallvermeidung).
Allerdings ist die Europäische Union (und im weiteren Sinne viele Länder) durch Umweltgesetze eingeschränkt, die zahlreiche Anpassungen vorschreiben, wie z. B. in Frankreich(10) mit dem Management der sauren Bergwerksdrainage.
Solange es keine weltweite Berücksichtigung dieser Verschmutzungsrisiken gibt, werden die Industrien weiterhin anderswo (wie in China) produzieren, wo die Umweltauflagen weniger streng sind.
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