Sand ist nach Wasser die am meisten ausgebeutete natürliche Ressource auf unserem Planeten. Seine Gewinnung aus Meeren, Flüssen, Stränden und Steinbrüchen hat jedoch Auswirkungen auf die Umwelt und die umliegenden Gemeinden. Eine neue Studie von Forschern der Universität Genf (UNIGE) und des Sustainable Minerals Institute (SMI) der Universität Queensland hat herausgefunden, dass eine Änderung in der Mineralienverarbeitung die Mineralienabfälle – den größten Abfallstrom der Welt – drastisch reduzieren und gleichzeitig eine nachhaltige Sandquelle schaffen könnte. Dieses als „Erzsand“ bezeichnete Material hat das Potenzial, zwei globale Nachhaltigkeitsprobleme gleichzeitig anzugehen, heißt es in dem Bericht „Ore-sand: A potential new solution to the mine tailings and global sand sustainability crises“.
Beton, Asphalt, Glas, Elektronikchips: Sand hat viele Anwendungsmöglichkeiten. Dieses aus kleinen Mineralpartikeln bestehende körnige Material stammt aus empfindlichen, dynamischen Umgebungen wie Meeren, Stränden, Seen und Flüssen oder aus statischen Umgebungen an Land wie alten Flussablagerungen und Steinbrüchen. Schätzungen zufolge werden jedes Jahr 50 Milliarden Tonnen Sand verbraucht. In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Nachfrage vor allem aufgrund der Verstädterung und des Bevölkerungswachstums verdreifacht, ein Trend, der sich voraussichtlich fortsetzen wird, so dass der Verbrauch von Zuschlagstoffen bis 2030 die 50 Mrd. Tonnen pro Jahr überschreiten wird.
Abgesehen von den Risiken einer lokalen Verknappung hat die Gewinnung einer solchen Menge Sand auch ökologische und gesellschaftliche Folgen. So führt er beispielsweise zur Erosion von Flussufern, was die Gefahr von Überschwemmungen deutlich erhöht. In einigen Ländern hat der Sandabbau zum Verlust der Lebensgrundlagen von Gemeinden geführt.
Zwei Nachhaltigkeitsherausforderungen mit einer Lösung
Forscher der Universität Genf (UNIGE) und des Sustainable Minerals Institute an der University of Queensland (UQ), Australien, haben das Potenzial einer praktikablen Alternative zu natürlich vorkommendem Sand erforscht. Dieses Material, das in einem kürzlich von den beiden Universitäten veröffentlichten Bericht vorgestellt wird, wurde als „Erzsand“ bezeichnet.
Der außerordentliche Professor der UNIGE am Department F.-A. Forel für Umwelt- und Wasserwissenschaften an der Fakultät für Naturwissenschaften, Pascal Peduzzi, sagte, dass „Erzsand das größte Potenzial hat, um die Menge an Sand in der natürlichen Umwelt zu reduzieren. Durch die Verwendung von Material, das bisher als „Reststoff“ galt, gibt das Projekt einen wichtigen Impuls in Richtung einer Kreislaufwirtschaft“.
Die Herstellung von Erzsand kann dazu beitragen, die Produktion von mineralischen Abfällen und damit den weiteren Aufbau von Abraumhalden zu verringern. Mineralische Abfälle aus dem Erzabbau stellen derzeit den größten Abfallstrom auf der Erde dar, der auf 30-60 Milliarden Tonnen pro Jahr geschätzt wird. Diese Rückstände stammen aus Zerkleinerungsvorgängen zur Gewinnung bestimmter Metalle aus dem Gestein.
Der Leiter des SMI-Programms für Entwicklungsmineralien, Professor Daniel Franks, sagte, dass Erzsand das Potenzial hat, zwei globale Nachhaltigkeitsprobleme gleichzeitig anzugehen. „Die Abtrennung und Wiederverwendung dieser sandähnlichen Materialien, bevor sie dem Abfallstrom zugeführt werden, würde nicht nur das Abfallvolumen erheblich reduzieren, sondern könnte auch eine verantwortungsvolle Sandquelle schaffen.
Verringerung der Kohlenstoffemissionen
Im Rahmen der 12-monatigen Studie wurden unabhängige Proben entnommen und Sand aus dem Eisenerzabbau untersucht, der von der brasilianischen Vale S.A. als Pionierin betrieben wird, die in der Vergangenheit bereits mit dem Versagen von Absetzbecken zu kämpfen hatte. Nach einer Analyse der chemischen Eigenschaften und einiger Veredelungsvorgänge konnten die Forscher nachweisen, dass ein Teil des Materialstroms, der sonst als Bergbaurückstände enden würde, als Ersatz für Bau- und Industriesand verwendet werden könnte, ähnlich wie recycelter Beton und Stahlschlacke. „Wenn diese Ergebnisse mit anderen Arten von Mineralerzen reproduziert werden können, besteht das Potenzial für eine erhebliche Verringerung der weltweiten Bergbauabfälle.
„Durch die Kartierung der weltweiten Bergbaustandorte und die Modellierung des globalen Sandverbrauchs haben wir herausgefunden, dass fast ein Drittel der Bergbaustandorte in einem Umkreis von 50 km zumindest einen Teil des Bedarfs an Erzsand decken kann. Dies könnte dazu beitragen, das Volumen des anfallenden Abraums an jedem Standort um mindestens 10 % zu verringern. Gleichzeitig könnte fast die Hälfte des weltweiten Sandmarktes (nach Volumen) eine lokale Quelle für Erzsand finden. Erbsand könnte zum Beispiel potenziell 1 Milliarde Tonnen Sand in China ersetzen“, erklärt Daniel Franks.
Darüber hinaus zeigt die Ökobilanz von Erzsand auf der Grundlage des Vale-Falles, dass die Substitution von natürlichem Sand durch Erzsand potenziell zu einer Nettoreduktion der Kohlenstoffemissionen bei der Sandproduktion führen könnte. Die Kohlenstoffemissionen beim Transport sind jedoch ein wichtiger Aspekt.
Ein Vorteil für Bergbauunternehmen
„Die Co-Produktion von Erzsand ist ein großer Vorteil für Bergbauunternehmen: Sie reduziert die großen Abraumhalden, die den Betrieb des Bergbaus behindern, und kann gleichzeitig zusätzliche Einnahmen generieren. Erbsand ist ein Schritt in Richtung einer „No-Tailings-Mine“, erklärt Pascal Peduzzi. Entwicklungsländer haben aufgrund ihrer jüngeren Infrastruktur weniger Möglichkeiten, rezyklierte Zuschlagstoffe zu verwenden. Viele haben jedoch Bergbaubetriebe, die Erzsand als Nebenprodukt erzeugen können.
Zu den nächsten Schritten gehört die Zusammenarbeit mit den Marktteilnehmern für Zuschlagstoffe, um die einfache Verwendung, die Leistungsfähigkeit und den Beschaffungsprozess dieses Ersatzmaterials zu demonstrieren. Die Ergebnisse der Studie wurden auf der 5. Umweltversammlung der Vereinten Nationen vorgestellt. Eine neue UNEA-Resolution (UNEP/EA5/L18/REV.1) über „Umweltaspekte der Bewirtschaftung von Mineralien und Metallen“ fordert einen Ausbau der wissenschaftlichen, technischen und politischen Kenntnisse über Sand, um globale Strategien und Maßnahmen für seine umweltgerechte Gewinnung und Verwendung zu unterstützen.
Zitate: Golev, A., Gallagher, L., Vander Velpen, A., Lynggaard, J.R., Friot, D., Stringer, M., Chuah, S., Arbelaez-Ruiz, D., Mazzinghy, D., Moura, L., Peduzzi, P., Franks, D.M. (2022). Erz-Sand: Eine potenzielle neue Lösung für die Nachhaltigkeitskrise bei Minenabfällen und globalem Sand. Abschlussbericht. Version 1.4 (März 2022). The University of Queensland & Universität Genf.
Datum: April 12, 2022
Quelle: Universität Genf