Phytomining: Forscher wollen seltene Erden und Metalle mit Pflanzen ernten

In Freiberg arbeiten Wissenschaftler daran, das wertvolle Metall Germanium mit bestimmten Pflanzen zu gewinnen. Dabei wird es aus den Böden extrahiert und in der Pflanze angereichert. Angesichts der chinesischen Vorherrschaft beim Abbau Seltener Erden und der Nachfrage im Smartphone- und Batteriebereich ein möglicher Weise lukratives Projekt.

Der Abbau so genannter Seltener Erden ist extrem aufwendig und aufgrund sozialer Ausbeutung sehr umstrittenes Thema. Doch gerade für Smartphones, Batterien. Elektromotoren etc. werden die seltenen Erden benötigt. So werden die Preise in den kommenden Jahren noch einmal kräftig steigen. Aktuell ist Deutschland vor allem von China abhängig, wenn es um den Abbau Seltener Erden  geht. Deutschland könnte aber bald selber Produzent von Seltenen Erden werden. An der Technischen Universität Bergakademie Freiberg arbeiten Wissenschaftler an der Gewinnung des wertvollen Halbmetalls Germanium. Dafür hat das Bundesforschungsministerium Gelder in Höhe von 1,2 Millionen Euro bereitgestellt. Bis Dezember 2015 läuft die Finanzierung des Ministeriums noch.

Germanium steht auf Platz 4 derjenigen Rohstoffe, die in den kommenden Jahrzehnten die größte Nachfrage-Steigerung erfahren werden, sagt Hermann Heilmeier von der Universität Freiberg. Vor allem in der Glasfaserproduktion kommt das Halbmetall derzeit zum Einsatz. Aus diesem Grund arbeiten die Wissenschaftler auf Hochtouren daran, zu erforschen, wie man Germanium aus Pflanzen gewinnen kann (Phytotiming). Zwar ist Germanium ähnlich weit verreitet wie Silizium, aber es kommt nicht einmal annähernd so häufig vor. So kommt ein Atom Germanium auf 10.000 Atome Silizium. Eine wirtschaftliche bergmännische Gewinnung ist deshalb häufig nicht möglich. Lediglich in den USA, Russland und China werde Germanium als Nebenprodukt der Zinkerz-Aufbereitung gewonnen.

„Wir wollen in unserem Projekt PhytoGerm herausfinden, in welchen Pflanzen sich Germanium am besten anreichert, und erforschen, wie Pflanzen noch intensiver Germanium in sich sammeln“, sagt Oliver Wiche, der als Geoökologe im Projekt die Anbauversuche im Gewächshaus und im Freiland betreut. Darüber hinaus wolle man auch herausfinden, wie man über eine Koppelung von chemischen und biotechnologischen Methoden das sich im Erntegut angesammelte Germanium gewinnen kann.

Die Idee: Pflanzen reichern im Laufe ihres Lebens in Wurzeln, Stängel und Blättern Elemente an, die sie aus dem Boden extrahieren. Das sind meist lebenswichtige Stoffe wie Silizium und Kalzium. Aber auch Stoffe und Organismen, die diesen lebenswichtigen Stoffen chemisch ähnlich sind, werden nehmen die Pflanzen auf, weil sie diese mit den Nährstoffen verwechseln. So ähnelt Germanium beispielsweise dem Silizium sehr, die Seltenen Erden dem Kalzium.

Bisher gelang es den Freiberger Wissenschaftlern, zwei Milligramm Germanium pro Kilogramm aus Maispflanzen zu gewinnen. Bei Schilf und Hirse waren es bis zu vier Milligramm Germanium, auch bei anderen Seltenen Erden waren die Gräser erfolgreich. Angesichts der derzeit niedrigen Rohstoffpreise ist das jedoch noch nicht rentabel und ausreichend. Sechs bis zehn Milligramm sind deshalb erst einmal das Ziel. Zusätzlich dazu soll aber auch eine Weiterverarbeitung der Pflanzen angepeilt werden. „Im Zusammenhang mit der Biogasproduktion sehen wir gute Möglichkeiten, die Germaniumgewinnung in bestehende Produktionsprozesse ökonomisch und ökologisch nachhaltig zu integrieren“, so Hellmeier. Weder der Gärprozess noch die energetische Verwertung der Feststoffanteile sollten dabei qualitativ beeinflusst werden. „Im Erfolgsfall sehen wir auch bedeutende Anwendungsmöglichkeiten für andere mineralische Rohstoffe.“

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