Die wachsende Abhängigkeit von Seltenen Erden macht neue Wege zu deren Gewinnung nötig. Erfolgversprechend könnte Biobergbau mit Hilfe von Mikroorganismen sein.
Am Anfang der Geschichte der Seltenen Erden – einer Gruppe von 17 chemischen Elementen mit ähnlichen Eigenschaften – stand der schwedische Amateurgeologe Carl Arrhenius: 1787 fand er im Bergwerk Ytterby (bei Stockholm) einen unbekannten schweren, schwarzen Stein. Er nannte ihn „Ytterbit“, und in ihm wurden sukzessive immer mehr Elemente, eben die Seltenen Erden, gefunden. Der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach erkannte als erster deren Nützlichkeit, er verwendete z. B. Yttrium, Lanthan und Cer zur Perfektionierung von Glühstrümpfen (effiziente Gaslichter). Heute sind Seltene Erden allgegenwärtig, ohne sie gäbe es keine Handys, Windräder, Roboter usw. Der Bedarf hat sich vervielfacht, und obwohl diese Elemente in Spuren weit verbreitet sind, hat China de facto eine Monopolstellung.
Um dieser Abhängigkeit zu entkommen, sucht man nach neuen ergiebigen Lagerstätten und nach Recyclingverfahren. Dies ist aber aufwendig und teuer, daher sind neue Ideen gefragt. Eine davon kommt aus einer unerwarteten Ecke: aus der Biologie. Manche Mikroorganismen (Bakterien, Mikroalgen) sind nämlich in der Lage, diese Metalle aus Rohstoffen zu lösen bzw. an sich zu binden.
Biobergbau („biomining“) wird bereits praktiziert, etwa bei der Gewinnung von Kupfer, Gold, Uran oder Nickel aus Armerzen oder Grubenabwässern. Nun haben asiatische und australische Forschende um Phong H.N. Vo (University of Technology Sydney) das Potenzial verschiedener Biomining-Methoden (u. a. Biolaugung, Bioausfällung, Biosorption, Bioakkumulation oder Bioflotation) für Seltene Erden untersucht. Im Vergleich zu bergmännischen und metallurgischen Verfahren hat Biobergbau einige Besonderheiten: Das Lösen der Metalle braucht eine gewisse Zeit – nämlich Monate bis Jahre –, und die eingesetzten Mikroorganismen müssen mit Kohlenhydraten gefüttert werden. Doch alles deutet darauf hin, dass diese Methoden effektiv und effizient (über 80 Prozent Ausbeute) für die Gewinnung Seltener Erden eingesetzt werden könnten – und dabei sehr umweltfreundlich sind (Science of the Total Environment 908, 168210).
Die Studie ergab, dass Biomining bei Kohleasche (die viele Metalle enthält) am erfolgversprechendsten ist – und zwar dann, wenn Maisstroh oder Kartoffelabfälle als Futter für die Mikroorganismen und als Energielieferant für die Prozesse eingesetzt wird. Die Forscher raten, solche Verfahren zur Praxisreife weiterzuentwickeln.
Der Autor leitete das Forschungsressort der „Presse“ und ist Wissenschaftskommunikator am AIT.