Erzgewinnung: Rohstofferkundung aus der Luft

Zinn wird für Mikroelektronik benötigt, Indium für berührungsempfindliche Bildschirme, Seltene Erden für Windturbinen. Doch die Gewinnung dieser Metalle liegt in der Hand weniger, teils politisch instabiler Länder. Die Folgen sind für Industrie wie Kunden wenig erfreulich: "In den vergangenen fünf bis sechs Jahren sind die Preise stark gestiegen", berichtet Jens Gutzmer, Direktor des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF), "bei Seltenen Erden vorübergehend um bis zu 1000 Prozent." Solche Preissprünge und die Angst vor Lieferengpässen machen Rohstoffquellen rentabel, die längst aufgegeben wurden. Plötzlich wird der Abbau von Erzen auch in Ländern interessant, wo er als unwirtschaftlich galt – etwa in Deutschland.

Erkundung ohne Bohrer

Gutzmers Institut, eine Einrichtung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und der Technischen Universität Bergakademie Freiberg, will daher mit Partnern im Erzgebirge nach lohnenden Erzvorkommen von Zinn, Zink, Seltenen Erden und anderen Metallen suchen. Vergangene Woche reichte das Konsortium einen Antrag beim Sächsischen Oberbergamt für ein dreijähriges Projekt im Revier Geyerscher Wald ein.

Gutzmer kommt ohne Bohrungen aus. Wichtigstes Verfahren ist die Hubschrauber-Elektromagnetik (HEM). Dabei werden Messsysteme an einem Helikopter befestigt, der mit bis zu 140 Stundenkilometern über das Gebiet fliegt. Stromdurchflossene Spulen im Inneren der Flugsonde erzeugen pulsierende Magnetfelder wechselnder Frequenz. Diese können bis zu 150 Meter tief in die Erde eindringen und induzieren dort – je nach elektrischer Leitfähigkeit des Untergrunds – Ströme, die ihrerseits ein messbares Magnetfeld erzeugen. Durchgeführt werden die Flüge von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Etwa ein Jahr nach Abschluss der HEM-Messungen sollen erste Ergebnisse vorliegen.

Für den Forschungsteil des Projekts sind die Geophysiker in Freiberg zuständig. Sie stehen vor dem Problem, dass sich mit den Punktmessungen der HEM nur recht grobe Strukturen auflösen lassen. "Wenn wie im Erzgebirge Tohuwabohu herrscht, sind sie weniger genau", sagt Klaus Spitzer, Geophysiker an der Bergakademie. Deshalb hat sich seine Arbeitsgruppe mit Mathematikern zusammengetan, um aus besonders kniffeligen HEM-Daten dreidimensionale Darstellungen des Untergrunds zu errechnen.

Die Forscher versuchen am Computer, die zu den Messergebnissen passenden Gesteinsstrukturen zu modellieren. Die Rechnungen sind komplex: "Manchmal gibt es gar keine Lösung, manchmal keine eindeutige", erläutert Spitzer. "Manchmal ist die Lösung instabil, das heißt, die kleinste Veränderung der Eingangsdaten führt zu einem ganz anderen Ergebnis." Deshalb will er die fertigen Modelle mit seismischen Messungen und Daten aus alten Bohrungen vergleichen.

Die zugrunde liegende HEM-Technik werde zwar bereits seit den siebziger Jahren eingesetzt, sagt Bernhard Siemon von der BGR. Hardware und Software entwickeln sich aber ständig weiter. Zudem denken die Forscher darüber nach, eine neue Technik einzusetzen, welche die natürlichen Schwankungen elektromagnetischer Felder in der Atmosphäre nutzt, wie sie etwa bei Gewittern entstehen. Damit ließe sich noch tiefer in die Erde schauen. Mit der Entwicklung, sagt Siemon, sei aber noch nicht begonnen worden.

Rückkehr des Bergbaus

Wenn die Fernerkundung Hinweise auf abbauwürdige Vorkommen liefert, stünden im nächsten Schritt Probebohrungen an. Diese durchzuführen wäre allerdings Sache der Industrie. Das Projekt diene auch als eine Art Katalysator für den heimischen Bergbau, sagt HIF-Direktor Gutzmer. "Die meisten Firmen sind zumindest auf Grundlagendaten angewiesen."

Die Deutsche Rohstoff AG ist bereits im Erzgebirge aktiv: Vergangenen Winter hat sie direkt neben dem Forschungsgebiet erfolgreich nach Zinnerzen gebohrt. Grundlage waren Studien aus der Zeit vor der Wende. Nun steht eine Machbarkeitsstudie an. "Realistisch ist ein Abbau frühestens in fünf Jahren", sagt Finanzvorstand Thomas Gutschlag.

Gutzmer und Gutschlag sind sich einig, dass in Deutschland noch unentdeckte Schätze lagern. "Hier ist viele Jahrzehnte lang kaum exploriert worden", sagt Gutschlag. Wenn neue Verfahren zur Erkundung vermehrt in Deutschland zum Einsatz kämen, "gibt es für mich keinen Zweifel, dass auch neue Vorkommen entdeckt werden".