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Nachhaltiges und klimaangepasstes Wassermanagement im Bergbau der Region des südlichen Afrikas, Teilprojekt 6

Bergbauberechtigung im Saarland, Bergwerkseigentum - Sole

Bergbauberechtigung im Saarland, Bergwerkseigentum - Bergwerkseigentum - Sole, Bundesberggesetz (BBergG)

Umweltfreundliches Galvanisierungsverfahren zum Ersatz von Silber durch Kupfer für PV-Solarzellenkontakte

Zielsetzung: Die Solarenergie ist neben der Windenergie eine der Hauptsäulen der Energiewende. Damit die Klimaziele erreicht werden, ist es notwendig die Solarindustrie weltweit massiv zu skalieren. Pierre Verlinden, einer der weltweit führendsten Solarexperten, äußert sich dazu 2020 im Journal of Renewable and Sustainable Energie wie folgt: “The [PV] industry has demonstrated that it is capable to grow at a very high rate and to continuously reduce the cost of manufacturing. There are no challenges related to the technology, manufacturing cost, or sustainability, except for the consumption of silver, which needs to be reduced by at least a factor of 4 […].” Silber ist die einzige kritische Ressource in der Solarzellenproduktion. Derzeit werden bereits weltweit ca. 17 % des jährlich in Minen abgebauten Silbers für die Solarzellenfertigung beansprucht. Gleichzeitig wächst die Fertigungskapazität für Solarzellen exponentiell um 20 - 30 % pro Jahr. Ohne technologische Innovation würde die Solarindustrie bereits im Jahr 2030 das gesamte weltweit verfügbare Silber aus dem Bergbau nachfragen. Es versteht sich von selbst, dass dies kein tragfähiges Szenario ist, zumal auch andere Zukunftstechnologien, wie die Elektromobilität, einen zunehmend hohen Silberbedarf anmelden. Expert*innen sind sich einig, dass die Versorgung der Solarindustrie mit Silber für die elektrischen Kontakte der Solarzellen bereits in 2 - 4 Jahren das größte Problem für das nötige Wachstum der Solarindustrie sein wird und somit auch zum Flaschenhals für die gesamte Energiewende wird. Das Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, PV2+, hat eine patentierte Galvaniktechnologie entwickelt, die es Solarzellenherstellern erlaubt mithilfe eines speziell entwickelten Elektrolyten, in Solarzellenkontakten Silber durch Kupfer zu substituieren. Dies ermöglicht die Skalierung der Solarindustrie und löst somit eine der zentralen Nachhaltigkeitsherausforderungen unserer Zeit. Fazit: Das Förderprojekt PV2+ verfolgte das Ziel, Silber durch Kupfer in Solarzellenkontakten zu ersetzen, um Kosten zu senken, die Rohstoffabhängigkeit zu verringern und die ökologische Nachhaltigkeit der Photovoltaikbranche zu stärken. Die gewählte technische Vorgehensweise erwies sich als sehr erfolgreich: Prozesse wie Sputtern und Laserablation wurden optimiert und auf Industrieanlagen übertragen, eine neue Galvanikanlage ermöglichte die homogene Kupferabscheidung auf über 500 Zellen bei stabilisiertem Elektrolyt. Der Proof of Concept wurde durch bessere Zellleistungen auf Industriewafern und einem ROI < 1 Jahr erbracht. Auch erste Umsätze durch Kundenbemusterungen bestätigen den Marktbedarf. Strategisch war eine Kurskorrektur nötig: Aufgrund des Rückgangs der europäischen Solarindustrie wurde der Fokus erfolgreich auf Asien und die USA sowie auf eigene pilotähnliche Demoproduktion verlagert. Diese Neuausrichtung erwies sich als essenziell für Markteintritt und Skalierung. Alternative technische Ansätze wie Kupfer-Nanopartikel oder Polymermasken wurden geprüft, boten jedoch keine vergleichbare Leistung, Wirtschaftlichkeit oder Umweltbilanz wie das patentierte Galvanikverfahren von PV2+. Die zentrale alternative Idee war daher nicht technologischer, sondern strategischer Natur und sie trug maßgeblich zur Zielerreichung bei.

Betriebe unter Bergaufsicht im Saarland, Standorte, Feldspat

Betriebe unter Bergaufsicht im Saarland, Standorte, Feldspat, Bundesberggesetz (BBergG)

Reaktiver Transport von Haldensickerwasser in teilgesättigten quartären (pleistozänen/holozänen) Talsedimenten

Im Ronneburger Revier (Ostthüringen) fand von 1952-1990 die weltweit größte Urangewinnung aus Schwarzpeliten statt. Die derzeit vom Halden-Sickerwasser der Nordhalde, später vom austretenden Flutungswasser des gefluteten unterirdischen Grubengebäudes durchströmten Talsedimente des Gessentales stellen nach den seit August 1997 laufenden Voruntersuchungen eine Senke für Schwermetalle/Radionuklide dar. Die Fällungsprozesse und die Randbedingungen für diese Senkenfunktion sind bisher nicht bekannt. Noch in diesem Jahr werden über 100 Sondierungsbohrungen (Schlagbohrverfahren) von Seiten der Wismut GmbH im Gessental durchgeführt, woraus sich eine exzellente Probenentnahmemöglichkeit ergibt. Mit dem beantragten Forschungsprojekt sollen die sedimentologischen und hydraulischen Bedingungen und hydrogeochemischen (und mikrobiologischen Prozesse im Sicker- und Grundwasserpfad der quartären Talsedimente unter besonderer Berücksichtigung des Verhaltens von Uran erfasst werden. Hierzu sind sowohl Gelände- (Infiltrationstests, Pumpversuche, evtl. Tracertests) als auch Laborexperimente (Säulenversuche) vorgesehen. Die Kenntnisse sollen genutzt werden, um Teilprozesse des Systems zu modellieren (hydraulische und thermodynamische Gleichgewichtsmodelle), die für die Demobilisierung der Schwermetalle/Radionuklide wichtig sind. Die Ergebnisse stellen die Voraussetzung für eine fundierte Prognose über die Entwicklung der Stoffausträge aus dem Gessentaler Fließsystem und für die Stoffdynamik natürlicher Systeme dar.

Ermittlung eines generischen Quellterms für die Modellierung der Staubfreisetzung aus NORM mit ARTM unter Berücksichtigung meteorologischer Parameter und relevanter Stoffeigenschaften

Bergbauberechtigung im Saarland, Bergwerkseigentum - Schwefel (S)

Bergbauberechtigung im Saarland, Bergwerkseigentum - Schwefel (S), Bundesberggesetz (BBergG)

Rolle der molekularen Zusammensetzung gelöster organischer Substanz (DOM) zur Identifizierung von Quellen und Freisetzung von DOM und Spurenelementen in Liefergebieten von Trinkwasserseen in Gebirgsregionen der mittleren Breiten (DOMtrace) Ein Festphasen Pyrolyse (Py-GC-MS, THM-GC-MS) Ansatz

Der Anstieg der Konzentrationen von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOM) konnte in vielen Oberflächengewässern der temperierten Zonen der Nordhemisphäre nachgewiesen werden. Der Anstieg der DOM-Konzentrationen wird größtenteils auf die schnellere Zersetzung organischer Substanz und den erhöhten Austrag von DOM aus den Böden der Gewässereinzugsgebiete, hier speziell aus Torfmooren, in Flüsse und Seen zurückgeführt. Neben der Bedeutung des DOM im globalen Kohlenstoffkreislauf, auch im Zusammenhang mit Klimaveränderungen, verursacht die 'Gewässerverbraunung' Probleme im Zusammenhang mit der Trinkwassergewinnung. So vermindern hohe DOM-Gehalte, oft auch verbunden mit erhöhten Einträgen DOM-gebundener Schwermetalle, die Trinkwasserqualität und Erhöhen die Kosten der DOM-Entfernung. Obwohl die DOM-Zusammensetzung ein Schlüsselparameter für das Umweltverhalten von DOM ist, ist die Bedeutung seiner molekularen Zusammensetzung in Verbindung mit Landnutzung, Liefergebietsvegetation, Moorhydrologie und Schwermetalltransport kaum verstanden. Zusätzlich sind viele Waldgebiete und Moore in Mittelgebirgen aufgrund von jahrhundertelangem Bergbau oft mit Schwermetallen (Pb, Hg, Zn, etc.) und Arsen belastet. Im vorgeschlagenen Projekt soll das Phänomen des DOM-Anstiegs in Trinkwasserreservoiren am Beispiel der Eckertalsperre und seinem Liefergebiet im Harz untersucht werden. Der Anstieg der DOM-Konzentrationen wird dort bereits seit mehr als 10 Jahren beobachtet. Obwohl allgemein davon ausgegangen wird, dass eine erhöhte Torfzersetzung in Mooren die erhöhten DOM- und Schwermetallausträge verursacht, konnte dieses bisher nicht direkt nachgewiesen werden. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll die molekulare Zusammensetzung von DOM im Eckertalstausee und seiner Zuflüsse, die sowohl schwermetallkontaminierte Moorgebiete als auch Waldböden entwässern, über einen Zeitraum von 12 Monaten regelmäßig zu untersuchen. Ziel ist es, die saisonale und räumlich Variabilität der Austräge und Quellen von DOM und seine Rolle als Transportmedium für Spurenstoffe als Funktion der molekularen DOM-Zusammensetzung zu verstehen. Anders als in früheren Studien wird der Schwerpunkt der Bestimmung der molekularen DOM-Zusammensetzung auf Festphasenanalysen mittel Pyrolyse-GC-MS und Thermally assisted Hydrolysis and Methylation -GC-MS unterstützt von spektroskopischen Methoden und Spurenelementanalysen liegen. Das beantragte Projekt soll somit, durch die Nutzung des Eckertalstausee-Systems als natürliches Labor, durch die Identifizierung der wichtigsten DOM-Quellen und deren chemischer Variabilität eine Lücke im Verständnis des biogeochemischen Verhaltens von DOM in der Umwelt schließen.

Untersuchungen zur spezifischen Schaedlichkeit von Grubenstaeuben aus dem deutschen und europaeischen Steinkohlenbergbau

Die spezifische Schaedlichkeit von Steinkohlegrubenstaeuben ist neben der Staubbelastung der Bergleute die wesentlichste Einflussgroesse fuer das Risiko einer Pneumokoniose-Erkrankung. Die wechselnden Krankheitserscheinungen haengen in erster Linie von der Zusammensetzung der Mineralstaeube und von der Beschaffenheit der Quarzpartikel ab. Zelltoxisch wirksam ist nur die unverwachsene nichtmaskiertefreie Quarzoberflaeche. Zu ihrer Bestimmung werden phasenkontrastmikroskopische, elektronenmikroskopische, Esca- und Auger-Untersuchungen durchgefuehrt und mit einem neu entwickelten Mess- und Auswerteverfahren die Abhaengigkeit der Oberflaechenaciditaetsverhaeltnisse von der LDH-Zytotoxizitaet bestimmt. Darueber hinaus wird die Beeinflussung der Oberflaechenaciditaet durch die Anionengehalte insbesondere durch Sulfat und der Einfluss nicht lagerstaettentypischer hydraulischer Baustoffmaterialien untersucht.

Pegel Greiz/Weiße Elster des Thüringer Landesamtes für Umwelt, Bergbau und Naturschutz

Der Pegel Greiz befindet sich im Gewässer Weiße Elster.

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