MiCCuR: Mikrobielle Konsortien für eine gesteigerte Kupfergewinnung

Kupfer ist ein europa- und weltweit viel genutztes Metall, welches herkömmlich durch aufwändige und umweltschädliche Verfahren aus Erzen gewonnen wird. In vielen Ländern werden bereits schonendere Prozesse für die Kupfergewinnung eingesetzt: Bestimmte Bakterien ziehen Energie aus der Verwertung von Metallen und Schwefelverbindungen, aus welchen die Erze bestehen. Diese natürlichen Stoffwechselprozesse führen dazu, dass Kupfer ausgewaschen wird.

Durch diese als „Biomining“ (Bio-Bergbau) bezeichneten Verfahren werden heutzutage in vielen Ländern erhebliche Metallmengen gewonnen. Etwa 15 - 20 Prozent des weltweit produzierten Kupfers werden so bereitgestellt. Da jedoch der Bedarf an Metallen steigt, müssen weitere Kupfervorkommen erschlossen werden. Eine der größten Ressourcen ist das Chalkopyrit, eine schwer lösliche Verbindung aus Kupfer, Eisen und Schwefel. Hier werden biologische Verfahren aufgrund der langsamen Metallfreisetzung bisher kaum angewendet.

Ein internationales Team aus Forscherinnen und Forschern aus Schweden (Linnaeus University), Südafrika (University of Cape Town), Chile (Pontificia Universidad Católica de Chile) und Deutschland (G.E.O.S., TU Bergakademie Freiberg, Ruhr-Universität Bochum) verfolgt hier neue Ansätze, um die Effizienz des Chalcopyrit-Abbaus zu steigern.

Im Rahmen des Projektes „MiCCur“ (engl. Microbial Consortia for enhanced Copper Recovery – Mikrobielle Konsortien für eine gesteigerte Kupfergewinnung) wollen die Forschenden spezielle Verfahren entwickeln, um die langsame Kupferlaugung aus Chalkopyrit zu beschleunigen. Vorarbeiten haben gezeigt, dass bestimmte Arten von Bakterien den Prozess hemmen, während andere ihn beschleunigen. In MiCCur sollen nun biologische Tricks angewandt werden, um genau die Mikrobengemeinschaften zu fördern, die das Kupfer besonders gut freisetzen. Das Team hat bereits zeigen können, dass ein höherer Salzgehalt das Wachstum der unerwünschten Bakterien hemmt. Auch planen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Kommunikation der Bakterien zu beeinflussen. Hier wollen sie bestimmte Substanzen einsetzen, die von den Bakterien als Sprache verwendet werden – ähnlich der tierischen Pheromone.

Im Rahmen von MiCCur soll das optimierte Verfahren nicht nur im kleinen Labormaßstab getestet werden. Um zu zeigen, dass der neu entwickelte Prozess tatsächlich industriell einsetzbar ist, arbeitet das Team mit der Coyancura Mine in Chile zusammen. Hier können die optimierten Mikrobengemeinschaften auf Pilot-Halden getestet werden. Eine Besonderheit des Forschungsprojektes ist, dass jeder Schritt mit biologischen Vorgehensweisen untersucht werden soll. Damit wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verstehen, wie genau die mikrobielle Gemeinschaft funktioniert.

G.E.O.S. bereitet in diesem Projekt die Laugungslösungen auf und trennt die Wertmetalle, insbesondere Kupfer, aber auch Begleitelemente, wie Silber, Nickel und Kobalt, ab. Des Weiteren werden alle technischen, ökonomischen und ökologischen Fragen, die die Laugungsverfahren betreffen, federführend zusammengeführt. Nicht zuletzt dient das Projekt der internationalen Zusammenarbeit. Lateinamerika, hier vertreten durch Chile, sowie Südafrika und Europa ziehen an einem Strang, um bisher kaum erschließbare Rohstoffe für den Weltmarkt verfügbar zu machen und dabei den ökologischen Fußabdruck deutlich zu verringern.

Video: MiCCuR 2022