Die Firma Calcit Edelsplitt Productions GmbH & Co. KG betreibt in der Gemarkung Holzen einen Steinbruch zur oberirdischen Gewinnung von Kalkstein im Sprengbetrieb. Der Gesteinsabbau an diesem Standort erfolgt seit den 1960er Jahren. Im Rahmen der bestehenden Genehmigungen ist der Abbau weitgehend ausgeschöpft. Zur Sicherung des Betriebs strebt die Betreiberin die Erweiterung ihres Abbaubetriebs in westliche Richtung an. Da mit dem Gesteinsabbau auch grundwasserführende Schichten angeschnitten werden und sich mit Ende des Abbaus und der Einstellung der Sümpfungsmaßnahmen ein Tagebaugewädsser einstellen wird, ist ein Antrag auf Herstellung eines Gewässers gemäß §§ 67 Abs. 2 und 68 Abs. 1 WHG gestellt worden. Damit ist zugleich die Verlegung und Neuanbindung der Kreisstraße K29 südlich des bestehenden Steinbruchs verbunden.
Der Bausektor stellt eine bedeutende CO 2 Emissionsquelle dar, die im Zuge der Energiewende oft übersehen wird. Beton stellt den weltweit größten industriellen Materialstrom überhaupt dar und generiert jährlich globale CO 2 Emissionen von rund 2,5 Milliarden Tonnen – mehr als doppelt so viel wie der globale Flugverkehr. In Berlin und Brandenburg wurden allein im Jahr 2019 durch den Wohnungsbau betonbedingt schätzungsweise rund 250.000 Tonnen CO 2 emittiert. Gleichzeitig trägt die Bauwirtschaft wesentlich zur Ressourcenbeanspruchung bei. Mineralische Bauabfälle stellen den mit Abstand größten Abfallmassenstrom dar, der entsprechend aufbereitet als wichtige Rohstoffquelle zur Baustoffproduktion dienen könnte. Um die hohen Treibhausgas-Emissionen und Ressourcenverbräuche im Bausektor zu reduzieren, setzt das Land Berlin auf den Einsatz von nachhaltigen Baustoffen sowie auf zirkuläres Bauen. In diesem Rahmen hat sich die Berliner Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt das Ziel gesetzt, die Klimabilanz von ressourcenschonendem Recycling-Beton („RC-Beton“) weiter zu verbessern und über zwei Projektphasen hinweg das Projektkonsortium „CORE – CO 2 -reduzierter R-Beton“ bestehend aus den Unternehmen neustark AG, Heim Recycling und Berger Beton sowie dem wissenschaftlichen Partner ifeu Institut Heidelberg nennenswert finanziell unterstützt und mit öffentlichkeitswirksamen Maßnahmen begleitet. Kern des Vorhabens war die von der neustark AG entwickelte Technologie, die es erlaubt, zu RC-Gesteinskörnungen aufbereiteten Altbeton mit atmosphärischem CO 2 zu beaufschlagen. Im neustark-Prozess wird gasförmiges CO 2 über ein spezielles Injektionssystem in Kontakt mit gebrochenem Altbeton gebracht. In Verbindung mit dem im Altbeton vorhandenen Calcium wandelt sich das CO 2 dabei zu Kalkstein um, in Form von Kalzit. Das entstehende Material kann anschließend in bestimmten Betonrezepturen verwendet werden und sowohl natürliche Gesteinskörung sowie auch Zement in Teilen ersetzen. Durch die Beaufschlagung durch CO 2 und den Ersatz des CO 2 -intensiven Zements entsteht so ein ressourcenschonender RC-Baustoff, der gleichzeitig als CO 2 -Senke dient. Mit der ersten Projektphase im Dezember 2020 bis April 2021 wurde im Labormaßstab die Grundlage zur Entwicklung des Baustoffes gelegt und die dabei gewonnenen Erkenntnisse wurden aus ökologischer und ökonomischer Sicht bilanziert und bewertet. Dazu wurden durch die Heim-Gruppe gebrochener Altbeton sowie RC-Gesteinskörnungen zur Verfügung gestellt, welche durch die neustark AG mit CO 2 beaufschlagt und karbonatisiert wurden. Anschließend wurden aus diesem Material sowie aus nicht karbonatisiertem Referenzmaterial im Labor der Firma Berger Betonrezepturen mit erhöhten Recyclinggehalten und reduzierten Zementanteilen hergestellt. Dabei wurden sowohl aktuelle als auch zukünftige regulatorische Rahmenbedingungen für den RC-Beton (insbesondere Verwendung von Brechsanden 0-2 mm) beachtet. Ergänzend wurde in dieser Projektphase für die Bereitstellung von verflüssigtem CO 2 aus Berliner Biogasquellen eine Kostenrechnung erstellt und durch das ifeu Institut Heidelberg für die Gesamtlösung eine vereinfachte Ökobilanz erstellt. Die Ergebnisse der ersten Projektphase bestätigten das ökologische Potenzial des Verfahrens. In der zweiten Projektphase im Mai 2021 bis Dezember 2022 erfolgte ein erster Schritt in die praktische Umsetzung und die großmaßstäbliche Anwendung. Dafür wurde in der Aufbereitungsanlage für mineralische Bauabfälle der Firma Heim RC-Gesteinskörnung aus reinem Altbeton (Typ 1) mit Hilfe einer mobilen Anlage der neustark AG mit CO 2 beaufschlagt (siehe Titelbild). Die Anlage wurde aus der Schweiz angeliefert, wo bereits mehrere solcher Maschinen im kommerziellen Betrieb sind. Zudem ist es erstmalig gelungen, für diese karbonatisierte RC-Gesteinskörnung eine Zertifizierung und Zulassung als Zuschlag für die Verwendung im Transportbeton zu bekommen. Hier gilt das gleiche Regelwerk (DIN EN 12620) wie für die Verwendung von Kies oder Splitt. Diese so beaufschlagte Masse an RC-Gesteinskörnung wurde nach erfolgreicher Eignungsprüfung und Zulassung für die Herstellung von ca. 200 m 3 Transportbeton genutzt. Parallel wurde durch die vom Umweltforschungsinstitut ifeu Heidelberg durchgeführte Bilanzierung gezeigt, dass mit den entwickelten Rezepturen eine relevante Umweltentlastung erzielt werden kann und dies über alle betrachteten Umweltwirkungskategorien hinweg. Der Aufwand der Bereitstellung des CO 2 und der Beaufschlagung der RC-Gesteinskörnung steht in einem guten Verhältnis zu den damit verbundenen Umwelteinsparungen. Diese resultieren zum einen aus dem reduzierten Einsatz von Zement und zum anderen aus der über die Karbonatisierung erzielten CO 2 -Bindung. Die Berechnungen zeigen, dass im Vergleich zur Referenzprobe durch die Behandlung der RC-Gesteinskörnung die Klimawirksamkeit des RC-Betons um bis zu 20 Prozent gesenkt werden kann . Die Erfolge hinsichtlich Klima- und Ressourcenschutz sind umso größer, je höher der Anteil an RC-Gesteinskörnung in den Rezepturen und hier auch gerade der feineren Körnungen, die eine höhere Bindungsrate für CO 2 aufweisen. Das Vorhaben konnte ebenfalls zeigen, dass diese Erfolge nicht zu Lasten der Produkteigenschaften des Betons gehen. Die RC-Gesteinskörnungen als Rohstoff wie letztlich auch der Transportbeton selbst erfüllen alle Anforderungen der Regelwerke und weisen die üblichen Eigenschaften auf. Im letzten Schritt wurden die 200 m 3 Transportbeton im Oktober und November 2022 in einem Bauabschnitt der Quartiersentwicklung Friedenauer Höhe in Berlin-Friedenau, die im Joint Venture mit der OFB Projektentwicklung und Instone Real Estate realisiert wurde, eingesetzt. Der Einsatz erfolgte im Bauabschnitt V als Aufbeton auf Geschossdecken, in der Betonierung des Aufzugschachts und von Wänden. Der Einsatz des RC-Betons wurde bei einem Baustellentermin vorort am 07.10.2022 vorgestellt, zu dem u. a. im Rahmen eines gemeinsam von der Architektenkammer Berlin und der Senatsumweltverwaltung des Landes Berlin ausgerichteten Fachdialogs zum zirkulären Bauen breit eingeladen wurde. Den Teilnehmenden wurde dabei die Möglichkeit zur Besichtigung und zum fachlichen Austausch gegeben. Durch den Einsatz im Bauvorhaben in Berlin-Friedenau konnte der Nachweis erbracht werden, dass das angewandte Verfahren auch in der Praxis funktioniert und die entsprechenden Umweltentlastungen im kommerziellen Betrieb erreicht werden können. Darauf aufbauend soll der Baustoff über das erste Bauvorhaben in Berlin-Friedenau hinaus durch weitere Vorhaben in Berlin allgemein bekannt und eingeführt werden. Bei einem flächendeckenden Einsatz der im CORE-Projekt entwickelten und in der Praxis erprobten Betonrezepturen ließen sich jährlich rund 90.000 Tonnen CO 2 einsparen. Das entspricht in etwa den jährlichen Pro-Kopf Emissionen von 10.000 Deutschen. Die im CORE-Pilotvorhaben demonstrierte Praxistauglichkeit der Technologie hat die am Projekt beteiligten Akteure überzeugt. Es bestehen bereits 10 Anlagen (verschiedener Bauarten) der Firma neustark in der Schweiz, die von deren Kunden betrieben werden und CO 2 speichern. Im Jahr 2023 hat Heim erstmalig auch in Deutschland eine entsprechende Anlageninvestition vorgenommen, so dass RC-Beton, der zusätzlich als CO 2 -Senke fungiert, nun auf dem Berliner Markt zur Verfügung steht. Der feierlichen Eröffnung am 28.09.2023 in Berlin Marzahn wohnten über 100 Gäste vor Ort bei, die an einer Führung und Demonstration der ersten CO 2 -Speicheranlage in Deutschland teilnahmen. Die Eröffnung durch neustark und HEIM wurde begleitet durch Kurzimpulse aus der Politik durch Britta Behrendt, Staatssekretärin für Klimaschutz und Umwelt der Senatsverwaltung Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt, Dr. Anna Hochreuter, Abteilungsleiterin der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe sowie Dr. Rolf Bösinger, Staatssekretär des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen. Neustark AG HEIM – Gruppe Berger Beton ifeu Heidelberg Weitere Informationen Nachhaltiges Bauen in der öffentlichen Beschaffung Nachbericht Fachdialog zirkuläres Bauen am Beispiel ressourcenschonender Beton Leitfaden für nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen PM der SenMVKU vom 07.10.2022 zum erstmaligen Einsatz von ressourcenschonendem und klimaverträglicherem Transportbeton in Berliner Bauvorhaben Friedenauer Höhe Berlin fördert ressourcenschonendes, nachhaltiges Bauen über die öffentliche Beschaffung Das Berliner Ausschreibungs- und Vergabegesetz (BerlAVG) verpflichtet öffentliche Auftraggeber der unmittelbaren Berliner Landesverwaltung bei der Vergabe von Bauleistungen ab einem geschätztem Auftragswert von 50.000 Euro ökologische Kriterien zu berücksichtigen und umweltfreundlichen und energieeffizienten Produkten, Materialien und Verfahren den Vorzug zu gegeben. Wesentliches Instrument zur Umsetzung dieser Vorgabe ist die Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt (VwVBU). Die Federführung für die Entwicklung von Vorschlägen an den Senat zur Fortentwicklung der VwVBU liegt bei der SenMVKU. Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt – VwVBU
6 - Steine und Erden ( einschl. Baustoffe) 61 Sand, Kies, Bims, Ton, Schlacken Güter- nummer Güterart Ein- leitung in das Gewässer Abgabe an Annahmestellen zur Kanalisation Abgabe an Annahmestellen zur Sonderbehandlung Bemerkungen 611 Industriesand 6110 Formsand, Gießereisand, Glassand, Klebsand, Quarzsand, Quarzitsand, Industriesand, nicht spezifiziert A 612 Sonstiger natürlicher Sand und Kies 6120 Kies, auch gebrochen, Sand, sonstiger A 613 Bimsstein, -sand und -kies 6131 Bimsstein, Bimssteinmehl A 6132 Bimskies, -sand A 614 Lehm, Ton und tonhaltige Erden 6141 Betonit, Blähton, Tonschiefer, Kaolin, Lehm, Porzellanerde, Ton, Walkerde, roh und unverpackt, Dinasbrocken, Dinasbruch (Silikabrocken, -bruch) A 6142 Betonit, Blähton, Tonschiefer, Kaolin, Lehm, Porzellanerde, Ton, Walkerde, roh und verpackt, Schamotte, Schamottenmehl A 615 Schlacken und Aschen nicht zur Verhüttung 6151 Hochofenasche, Müllasche, Räumasche aus Zinköfen (Muffelrückstände), Aschen von Brennstoffen, Flugasche, Kesselasche, Rostasche, Bodenasche, nicht spezifiziert X X S 6152 Eisenschlacken, Hochofenschlacke, Kohlen-, Koksschlacken, Schlacken, eisenhaltig, manganhaltig, Schweißschlacke, Splitt von Hochofenschlacke, Schlacken von nicht spezifizierten Brennstoffen X A 18) 6153 Hüttenbims A 6154 Schlackensand (= Hüttensand) A 6155 Holzasche, Kohlen-, Koksasche (auch Flugasche oder Kesselasche davon) X A 18) 6156 Schlacken aus Blei- und Kupferöfen, Müllschlacken, Schlacken nicht spezifiziert X X S 62 Salz, Schwefelkies, Schwefel Güter- nummer Güterart Ein- leitung in das Gewässer Abgabe an Annahmestellen zur Kanalisation Abgabe an Annahmestellen zur Sonderbehandlung Bemerkungen 621 Stein- und Salinensalz 6210 Natriumchlorid (Chlornatrium), Auftausalz, Siedesalz, Speisesalz, Steinsalz, Viehsalz, Salz, auch vergällt, nicht spezifiziert A 622 Schwefelkies, nicht geröstet 6220 Schwefelkies, nicht geröstet A 623 Schwefel 6230 Schwefel, roh A 63 Sonstige Steine, Erden und verwandte Rohmaterialien Güter- nummer Güterart Ein- leitung in das Gewässer Abgabe an Annahmestellen zur Kanalisation Abgabe an Annahmestellen zur Sonderbehandlung Bemerkungen 631 Findlinge, Schotter und andere zerkleinerte Steine 6311 Feldsteine, Findlinge, Lavaschlacken, Schotter, Steine, Steinblöcke, roh, aus Steinbrüchen A 6312 Grubensteine, Schüttsteine, Steinabfälle, -grus, -mehl, -sand, Steinsplitt, bis 32 mm Durchmesser, Lavasplitt, Rohperlite A 6313 Lavakies A 632 Marmor, Granit und andere Naturwerksteine, Schiefer 6321 Basaltblöcke, -platten, Marmorblöcke, -platten, Phonolit, Schieferblöcke, -platten, Tuffsteinmaterial, Quadersteine und sonstige Steine, roh behauen A 6322 Phonolitgrus, -splitt, Schmelzbasalt, -bruch, -steine, Schiefer, gebrannt, gemahlen, zerkleinert, bis 32 mm Durchmesser A 633 Gips- und Kalkstein 6331 Dolomit (Calcium-Magnesiumcarbonat), Dunit, Kalkspat, Olivin A 6332 Dolomit (Calcium-Magnesiumcarbonat), Dunit, Kalkspat, Olivin, sämtlich zerkleinert, gemahlen, bis 32 mm Durchmesser A 6333 Gipssteine A 6334 Gipssteine, zerkleinert, gemahlen, bis 32 mm Durchmesser A 6335 Düngekalk, Düngemittel, kalkhaltig, (phosphatfrei), Kalkrückstände, Mergel A 634 Kreide 6341 Kreide, roh (Calciumcarbonat, natürlich) A 6342 Kreide, zum Düngen A 639 Sonstige Rohmineralien 6390 Asbest, roh (-erde, -gestein, -mehl, -fasern, -generat), Asbestabfälle X X S 6391 Asphalt (Asphaltite), Asphalterde, -steine, Asphalterzeugnisse, zum Straßenbau X X S 6392 Baryt (Bariumsulfat), Schwerspat, Witherit A 6393 Borax, Bormineralien, Feldspat, Kristallspat X B 6394 Bittererde, -spat, Magnesit, auch gebrannt, gesinert, Talkerde (Magnesia) A 6395 Erden, unbelasteter Schlamm, z. B. Klärschlamm aus kommunalen Kläranlagen, Abraum, Brackwasser, Gartenerde, Humus, Infusorienerde, Kieselerde, Molererde, Schlick X A 18) 6396 Belasteter Schlamm, z. B. Klärschlamm aus industriellen Kläranlagen, Bauschutt, verunreinigte Aushubmaterialien, Hausmüll, Hüttenschutt, Müll X X S 6397 Waschberge A 6398 Kalirohsalze, nicht zum Düngen, z. B. Kainit, Karnallit, Kieserit, Sylvinit, Montanal A 6399 Sonstige Rohmineralien, z. B. Farberden, Glaubersalz (Natriumsulfat), Glimmer, Kernit, Kryolith, Quarz, Quarzit, Speckstein, Steatit, Talkstein, Trass, Ziegelbrocken, Ziegelbruch, Flussspat (Fluorit) A 64 Zement und Kalk Güter- nummer Güterart Ein- leitung in das Gewässer Abgabe an Annahmestellen zur Kanalisation Abgabe an Annahmestellen zur Sonderbehandlung Bemerkungen 641 Zement 6411 Zement B 6412 Zementklinker A 642 Kalk 6420 Kalk, in Brocken, auch gebrannt, Kalkhydrat, Löschkalk A 65 Gips Güter- nummer Güterart Ein- leitung in das Gewässer Abgabe an Annahmestellen zur Kanalisation Abgabe an Annahmestellen zur Sonderbehandlung Bemerkungen 650 Gips 6501 Gips, gebrannt A 6502 Gips, roh, zum Düngen A 6503 Gips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen, sonstiger Industriegips A 69 Sonstige mineralische Baustoffe (ausgenommen Glas) Güter- nummer Güterart Ein- leitung in das Gewässer Abgabe an Annahmestellen zur Kanalisation Abgabe an Annahmestellen zur Sonderbehandlung Bemerkungen 691 Baustoffe und andere Waren aus Naturstein, Bims, Gips, Zement u. ä. Stoffen 6911 Faserzementwaren, z. B. Bausteine und -teile, Fliesen, Gefäße, Platten A 6912 Beton- und Zementwaren, Kunststeinerzeugnisse, z. B. Bausteine, Bauteile, Bordsteine, Fertigbauteile, Fliesen, Leichtbauplatten, Mauersteine, Platten, Schwellen, Stellwände, Werkstücke A 6913 Bimswaren, z. B. Bausteine, -teile A 6914 Gipswaren, z. B. Bauplatten, -steine, -teile A 6915 Mineralische und pflanzliche Isoliermittel, z. B. Bauteile aus Schaumstoffen, Dämmplatten, Formstücke, Glasvlies-Dachbahnen, Matten und Platten aus Mineralfasern, Glasseide, Glaswatte, Glaswolle, Perlite, Vermiculite, Wärmeschutzmasse A 6916 Natursteine (Werksteine), bearbeitet und Waren daraus, z. B. Bordsteine, Mosaiksteine, Pflasterplatten, -steine, Platten, Prellsteine, Verblendsteine, Werkstücke aus Stein A 6917 Asphalterzeugnisse X X S 6918 Steinholzerzeugnisse, Steinholzmasse B 6919 Waren aus anderen mineralischen Stoffen, Schlackenwolle A 692 Grobkeramische und feuerfeste Baustoffe 6921 Dach- und Mauerziegel aus gebranntem Ton, z. B. Backsteine, Bausteine, Dachziegel, Hohlziegel, Klinker, Verblendsteine, Ziegelsteine A 6922 Feuerfeste Bauteile und Steine, keramische Boden- und Wandplatten, z. B. Fliesen, Kacheln, Platten, Schammottekapseln, Schamotteplatten, -steine, -waren, Silikatsteine, Steinzeugwaren A 6923 Feuerfeste Mörtel und Massen, z. B. Ausstampfmasse, Gießereiformmasse, Gusshilfsstoffe, Mörtelmischungen A 6924 Brocken von feuerfesten keramischen Erzeugnissen, Schamottebrocken, -bruch A 6929 Sonstige Baukeramik aus gebranntem Ton, z. B. Drainröhren, Kabeldecksteine, Pflasterplatten, -steine A Bemerkungen: 18) Alternativ ist für den Fall, dass auf eine Reinigung in Verbindung mit dem geforderten Entladungsstandard verzichtet werden soll, auch ein Aufspritzen auf Lagerhaltung möglich. Stand: 28. Dezember 2022
technologyComment of cobalt production (GLO): Cobalt, as a co-product of nickel and copper production, is obtained using a wide range of technologies. The initial life cycle stage covers the mining of the ore through underground or open cast methods. The ore is further processed in beneficiation to produce a concentrate and/or raffinate solution. Metal selection and further concentration is initiated in primary extraction, which may involve calcining, smelting, high pressure leaching, and other processes. The final product is obtained through further refining, which may involve processes such as re-leaching, selective solvent / solution extraction, selective precipitation, electrowinning, and other treatments. Transport is reported separately and consists of only the internal movements of materials / intermediates, and not the movement of final product. Due to its intrinsic value, cobalt has a high recycling rate. However, much of this recycling takes place downstream through the recycling of alloy scrap into new alloy, or goes into the cobalt chemical sector as an intermediate requiring additional refinement. Secondary production, ie production from the recycling of cobalt-containing wastes, is considered in this study in so far as it occurs as part of the participating companies’ production. This was shown to be of very limited significance (less than 1% of cobalt inputs). The secondary materials used for producing cobalt are modelled as entering the system free of environmental burden. technologyComment of platinum group metal mine operation, ore with high palladium content (RU): imageUrlTagReplace6250302f-4c86-4605-a56f-03197a7811f2 technologyComment of platinum group metal, extraction and refinery operations (ZA): The ores from the different ore bodies are processed in concentrators where a PGM concentrate is produced with a tailing by product. The PGM base metal concentrate product from the different concentrators processing the different ores are blended during the smelting phase to balance the sulphur content in the final matte product. Smelter operators also carry out toll smelting from third part concentrators. The smelter product is send to the Base metal refinery where the PGMs are separated from the Base Metals. Precious metal refinery is carried out on PGM concentrate from the Base metal refinery to split the PGMs into individual metal products. Water analyses measurements for Anglo Platinum obtained from literature (Slatter et.al, 2009). Mudd, G., 2010. Platinum group metals: a unique case study in the sustainability of mineral resources, in: The 4th International Platinum Conference, Platinum in Transition “Boom or Bust.” Water share between MC and EC from Mudd (2010). Mudd, G., 2010. Platinum group metals: a unique case study in the sustainability of mineral resources, in: The 4th International Platinum Conference, Platinum in Transition “Boom or Bust.” technologyComment of processing of nickel-rich materials (GLO): Based on typical current technology. technologyComment of smelting and refining of nickel concentrate, 16% Ni (GLO): Extrapolated from a typical technology for smelting and refining of nickel ore. MINING: 95% of sulphidic nickel ores are mined underground in depths between 200m and 1800m, the ore is transferred to the beneficiation. Widening of the tunnels is mainly done by blasting. The overburden – material, which does not contain PGM-bearing ore – is deposed off-site and is partially refilled into the tunnels. Emissions: The major emissions are due to mineral born pollutants in the effluents. The underground mining operations generate roughly 80 % of the dust emissions from open pit operations, since the major dust sources do not take place underground. Rain percolate through overburden and accounts to metal emissions to groundwater. Waste: Overburden is deposed close to the mine. Acid rock drainage occurs over a long period of time. BENEFICIATION: After mining, the ore is first ground. In a next step it is subjected to gravity concentration to separate the metallic particles from the PGM-bearing minerals. After this first concentration step, flotation is carried out to remove the gangue from the sulphidic minerals. For neutralisation lime is added. In the flotation several organic chemicals are used as collector, frother, activator, depressor and flocculant. Sometimes cyanide is used as depressant for pyrite. Tailings usually are led to tailing heaps or ponds. As a result, nickel concentrates containing 7 - 25% Ni are produced. Emissions: Ore handling and processing produce large amounts of dust, containing PM10 and several metals from the ore itself. Flotation produce effluents containing several organic agents used. Some of these chemicals evaporate and account for VOC emissions to air. Namely xanthates decompose hydrolytically to release carbon disulphide. Tailings effluent contains additional sulphuric acid from acid rock drainage. Waste: Tailings are deposed as piles and in ponds. Acid rock drainage occurs over a long period of time. METALLURGY AND REFINING: There are many different process possibilities to win the metal. The chosen process depends on the composition of the ore, the local costs of energy carrier and the local legislation. Basically two different types can be distinguished: the hydrometallurgical and the pyrometallurgical process, which paired up with the refining processes, make up five major production routes (See Tab.1). All this routes are covered, aggregated according to their market share in 1994. imageUrlTagReplace00ebef53-ae97-400f-a602-7405e896cb76 Pyrometallurgy. The pyrometallurgical treatment of nickel concentrates includes three types of unit operation: roasting, smelting, and converting. In the roasting step sulphur is driven off as sulphur dioxide and part of the iron is oxidised. In smelting, the roaster product is melted with a siliceous flux which combines with the oxidised iron to produce two immiscible phases, a liquid silicate slag which can be discarded, and a solution of molten sulphides which contains the metal values. In the converting operation on the sulphide melt, more sulphur is driven off as sulphur dioxide, and the remaining iron is oxidised and fluxed for removal as silicate slag, leaving a high-grade nickel – copper sulphide matte. In several modern operations the roasting step has been eliminated, and the nickel sulphide concentrate is treated directly in the smelter. Hydrometallurgy: Several hydrometallurgical processes are in commercial operation for the treatment of nickel – copper mattes to produce separate nickel and copper products. In addition, the hydrometal-lurgical process developed by Sherritt Gordon in the early 1950s for the direct treatment of nickel sulphide concentrates, as an alternative to smelting, is still commercially viable and competitive, despite very significant improvements in the economics and energy efficiency of nickel smelting technology. In a typical hydrometallurgical process, the concentrate or matte is first leached in a sulphate or chloride solution to dissolve nickel, cobalt, and some of the copper, while the sulphide is oxidised to insoluble elemental sulphur or soluble sulphate. Frequently, leaching is carried out in a two-stage countercurrent system so that the matte can be used to partially purify the solution, for example, by precipitating copper by cementation. In this way a nickel – copper matte can be treated in a two-stage leach process to produce a copper-free nickel sulphate or nickel chloride solution, and a leach residue enriched in copper. Refining: In many applications, high-purity nickel is essential and Class I nickel products, which include electrolytic cathode, carbonyl powder, and hydrogen-reduced powder, are made by a variety of refining processes. The carbonyl refining process uses the property of nickel to form volatile nickel-carbonyl compounds from which elemental nickel subsides to form granules. Electrolytic nickel refineries treat cast raw nickel anodes in a electrolyte. Under current the anode dissolves and pure nickel deposits on the cathode. This electrorefining process is obsolete because of high energy demand and the necessity of building the crude nickel anode by reduction with coke. It is still practised in Russia. Most refineries recover electrolytic nickel by direct electrowinning from purified solutions produced by the leaching of nickel or nickel – copper mattes. Some companies recover refined nickel powder from purified ammoniacal solution by reduction with hydrogen. Emissions: In all of the metallurgical steps, sulphur dioxide is emitted to air. Recovery of sulphur dioxide is only economic for high concentrated off-gas. Given that In the beneficiation step, considerable amounts of lime are added to the ore for pH-stabilisation, lime forms later flux in the metallurgical step, and decomposes into CO2 to form calcite. Dust carry over from the roasting, smelting and converting processes. Particulate emissions to the air consist of metals and thus are often returned to the leaching process after treatment. Chlorine is used in some leaching stages and is produced during the subsequent electrolysis of chloride solution. The chlorine evolved is collected and re-used in the leach stage. The presence of chlorine in wastewater can lead to the formation of organic chlorine compounds (AOX) if solvents etc. are also present in a mixed wastewater. VOCs can be emitted from the solvent extraction stages. A variety of solvents are used an they contain various complexing agents to form complexes with the desired metal that are soluble in the organic layer. Metals and their compounds and substances in suspension are the main pollutants emitted to water. The metals concerned are Cu, Ni, Co, As and Cr. Other significant substances are chlorides and sulphates. Wastewater from wet gas cleaning (if used) of the different metallurgical stages are the most important sources. The leaching stages are usually operated on a closed circuit and drainage systems, and are therefore regarded as minor sources. In the refining step, the combustion of sulphur leads to emissions of SO2. Nitrogen oxides are produced in significant amounts during acid digestion using nitric acid. Chlorine and HCl can be formed during a number of digestion, electrolytic and purification processes. Chlorine is used extensively in the Miller process and in the dissolution stages using hydrochloric acid and chlorine mixtrues respectively. Dust and metals are generally emitted from incinerators and furnaces. VOC can be emitted from solvent extraction processes, while organic compounds, namely dioxins, can be emitted from smelting stages resulting from the poor combustion of oil and plastic in the feed material. All these emissions are subject to abatement technologies and controlling. Large quantities of effluents contain amounts of metals and organic substances. Waste: Regarding the metallurgical step, several co-products, residues and wastes, which are listed in the European Waste Catalogue, are generated. Some of the process specific residues can be reused or recovered in preliminary process steps (e. g. dross, filter dust) or construction (e. g. cleaned slag). Residues also arise from the treatment of liquid effluents, the main residue being gypsum waste and metal hydroxides from the wastewater neutralisation plant. These residuals have to be disposed, usually in lined ponds. In the refining step, quantities of solid residuals are also generated, which are mostly recycled within the process or sent to other specialists to recover any precious metals. Final residues generally comprise hydroxide filter cakes (ironhydroxide, 60% water, cat I industrial waste). References: Kerfoot D. G. E. (1997) Nickel. In: Ullmann's encyclopedia of industrial chemis-try (ed. Anonymous). 5th edition on CD-ROM Edition. Wiley & Sons, London. technologyComment of smelting and refining of nickel concentrate, 7% Ni (CN): The nickel concentrate (6.78% beneficiated - product of the mining and beneficiation processes) undergoes drying, melting in flash furnace and converting to produce high nickel matte. The nickel matte undergoes grinding-floating separation and is refined through anode plate casting and electrolysis in order to produce electrolytic nickel 99.98% pure. Deng, S. Y., & Gong, X. Z. (2018). Life Cycle Assessment of Nickel Production in China. Materials Science Forum, 913, 1004-1010. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.913.1004 technologyComment of treatment of metal part of electronics scrap, in copper, anode, by electrolytic refining (SE, RoW): Production of cathode copper by electrolytic refining.
Geologischer Steckbrief Teilgebiet 008_01TG_204_01IG_T_f_kro Stratigraphische Einheit: Oberkreide Wirtsgesteinstyp: Tongestein Abbildung 1: Karte des Teilgebiets 008_01TG_204_01IG_T_f_kro mit Vorkommen des Wirts gesteins Tongestein Das Teilgebiet befindet sich im Südosten Brandenburgs und im Nordosten Sachsens, etwa zwischen Berlin und Görlitz. Das Wirtsgestein in diesem rund 2000 Quadratkilometer großen Teilgebiet ist Tongestein. Geologische Entwicklung des Teilgebiets Die geologischen Prozesse, die für die Entstehung des Teilgebiets wichtig waren, liefen vor allem während des erdgeschichtlichen Zeitabschnitts Oberkreide (vor 100 – 66 Millionen Jahren) ab. Während der Oberkreide war das heutige Teilgebiet von einem flachen Meer bedeckt. Darin lagerte sich im Laufe der Zeit eine bis zu mehrere hundert Meter dicke Schicht aus überwiegend feinkörni gem Material, insbesondere Ton, ab. Zeitweise transportierten Flüsse auch gröberes Material wie Sand oder Kies vom Festland ins Meer. Durch Schwankungen des Meeresspiegels verlagerte sich im Verlauf der Oberkreide die Küstenlinie, wodurch sich auch die räumliche Verbreitung der feinkör nigen Schichten änderte. Nach der Oberkreide lagerte sich im Teilgebiet weiteres Material ab. Dessen Gewicht verfestigte den lockeren Ton mit der Zeit zu festem Tonstein. Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#10 – Objekt-ID: 11342321 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 1 von 2 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 008_01TG_204_01IG_T_f_kro Eigenschaften des Teilgebiets Die Gesteinsschichten der Oberkreide sind im Teilgebiet bis zu 1200 Meter dick und befinden sich in 400 bis 1500 Meter Tiefe. Neben Tonstein beinhalten sie auch Sandsteine und Tonmergel. Tonmergel sind Gesteine, die neben Tonmineralen zusätzlich unter anderem das Mineral Calcit (Calciumcarbonat) enthalten. Das Teilgebiet ist stark von Störungen beeinflusst. Störungszonen sind Bereiche in der Erdkruste, in denen Gesteinsblöcke gegeneinander verschoben wurden. Die relevanten Störungen verlaufen in Nordwest-Südost-Richtung und damit in etwa parallel zur Längserstreckung des Teilgebiets, nur einzelne verlaufen quer dazu. Störungen, von denen bekannt ist, dass sie in der jüngeren geologi schen Vergangenheit aktiv waren, hat die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) bereits im Schritt 1 der Phase I ausgeschlossen. Sie sind daher nicht Bestandteil des Teilgebiets. Eigenschaften des Wirtsgesteins Tongestein ist neben Steinsalz und Kristallingestein eines der Wirtsgesteine, die sich für ein Endla ger für hochradioaktive Abfälle eignen. Eigenschaften, die Tongestein zu einem geeigneten Wirts gestein machen, sind beispielsweise: •Äußerst geringe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase •Ein gutes Sorptionsverhalten, wodurch viele radioaktive und chemotoxische Stoffe im Ge stein gebunden werden und ihre Ausbreitung behindert wird •Plastisches Verhalten, wodurch neu entstehende Risse und Klüfte abgedichtet werden (Selbstheilungsvermögen) •Durch die Lagerung in diskreten Schichten aufgrund der sedimentären Genese ist meist eine regional gute Vorhersage der räumlichen Ausdehnung des Wirtsgesteins im geologischen Untergrund möglich Bei der Ermittlung von Standortregionen aus den Teilgebieten berücksichtigt die BGE auch Eigen schaften der Wirtsgesteine, die sich negativ auf die Endlagersicherheit auswirken können. Bei Ton gestein ist beispielsweise die Höhe der Temperatur sehr wichtig, welcher die Tongesteine seit ihrer Bildung ausgesetzt waren. Zu hohe Temperaturen aber auch Auflastdrücke können manche der positiven Eigenschaften der Tongesteine abschwächen. Für weitere Informationen zur Geologie und zur zugrunde liegenden Fachliteratur verweisen wir auf die Unterlagen zum Zwischenbericht Teilgebiete (bge.de). Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#10 – Objekt-ID: 11342321 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 2 von 2
Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_08TG_197_08IG_S_f_z Strukturname: Nordöstliches Norddeutsches Becken Stratigraphische Einheit: Zechstein Wirtsgesteinstyp: Steinsalz in stratiformer (flacher) Lagerung Abbildung 1: Karte des Teilgebiets 078_08TG_197_08IG_S_f_z (nordöstliches Norddeutsches Becken) mit Vorkommen des Wirtsgesteins Steinsalz in flacher Lagerung Das Teilgebiet befindet sich im Norden Mecklenburg-Vorpommerns und vor dessen Ostseeküste. Es umfasst den westlichen Teil der Insel Rügen, die südliche Hälfte der Insel Hiddensee und Bereiche unterhalb der Ostsee, die sich in nordwestlicher Richtung an die beiden Inseln anschließen. Das Wirtsgestein in diesem rund 300 Quadratkilometer großen Teilgebiet ist Steinsalz in flacher Lagerung. Geologische Entwicklung des Teilgebiets Die geologischen Prozesse, die für die Entstehung des Teilgebiets wichtig waren, liefen während der erdgeschichtlichen Zeitabschnitte Zechstein (vor 257 – 252 Millionen Jahren) und Mesozoikum (vor 252 – 66 Millionen Jahren) ab. Das Teilgebiet war während des Zechstein mehrfach von einem flachen Meer bedeckt. Durch das damalige trockene und warme Klima verdunstete das Meerwasser, wodurch im Wasser gelöste Stoffe auskristallisierten und sich am Meeresboden absetzten. So entstanden zunächst lockere Schichten aus verschiedenen Mineralen (zum Beispiel Calcit, Gips und Salz). Durch das Gewicht von später darüber abgelagerten Schichten wurde das noch enthaltene Wasser aus den lockeren Schichten herausgepresst und diese zu festem Gestein umgewandelt (zum Beispiel zu Kalkstein, Anhydrit und Steinsalz). Während des Zechstein gab es mehrere dieser Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#15– Objekt-ID: 11284794 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 1 von 2 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_08TG_197_08IG_S_f_z Verdunstungszyklen. So entstanden sich wiederholende Gesteinsabfolgen, die für diesen geologischen Zeitabschnitt typisch sind und dicke Steinsalzschichten enthalten. Anschließend bildeten sich im nordöstlichen Norddeutschen Becken während des Mesozoikum dicke Schichten aus verschiedenen Sedimentgesteinen (zum Beispiel Sandstein, Tonstein oder auch die „Rügener Schreibkreide“), welche die Gesteine des Zechstein überlagern. Eigenschaften des Teilgebiets Die verschiedenen Gesteinsschichten des Zechstein befinden sich im nordöstlichen Randbereich des Norddeutschen Beckens in verhältnismäßig geringen Tiefen und sind im Teilgebiet insgesamt zwischen 100 und mehr als 300 Meter dick. Die größten Steinsalzvorkommen im Teilgebiet stammen aus zwei Verdunstungszyklen, die heute Staßfurt- und Leine-Formation genannt werden. Diese Steinsalzvorkommen liegen seit ihrer Entstehung in kaum veränderter Form vor. Das nordöstliche Norddeutsche Becken wird durch Störungszonen begrenzt, also Bereiche in der Erdkruste, in denen Gesteinsblöcke gegeneinander verschoben wurden. Diese Störungszonen verlaufen überwiegend in Nordwest-Südost-Richtung und damit parallel zur Längserstreckung des Teilgebiets. Eigenschaften des Wirtsgesteins Steinsalz ist neben Tongestein und Kristallingestein eines der Wirtsgesteine, die sich für ein Endla ger für hochradioaktive Abfälle eignen. Eigenschaften, die Steinsalz in flacher Lagerung zu einem geeigneten Wirtsgestein machen, sind beispielsweise: •Hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch die von den hochradioaktiven Abfällen produzierte Wärme gut abgeleitet werden kann •Äußerst geringe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase •Plastisches Verhalten unter Druckbelastung, wodurch sich im geologischen Untergrund ent standene Risse und Hohlräume im Steinsalz über die Zeit von selbst wieder verschließen können •Aufgrund der meist flachen Lagerung ist eine regional gute Vorhersage der räumlichen Aus dehnung des Wirtsgesteins im geologischen Untergrund möglich Bei der Ermittlung von Standortregionen aus den Teilgebieten berücksichtigt die Bundesgesellschaft für Endlagerung auch Eigenschaften der Wirtsgesteine, die sich negativ auf die Endlagersicherheit auswirken können. Bei Steinsalz in flacher Lagerung gehört hierzu insbesondere die Wasserlöslich keit. Für weitere Informationen zur Geologie und zur zugrunde liegenden Fachliteratur verweisen wir auf die Unterlagen zum Zwischenbericht Teilgebiete (bge.de). Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#15– Objekt-ID: 11284794 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 2 von 2
Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_02TG_197_02IG_S_f_z Strukturname: Thüringer Becken Stratigraphische Einheit: Zechstein Wirtsgesteinstyp: Steinsalz in stratiformer (flacher) Lagerung Abbildung 1: Karte des Teilgebiets 078_02TG_197_02IG_S_f_z (Thüringer Becken) mit Vor kommen des Wirtsgesteins Steinsalz in flacher Lagerung Das Teilgebiet befindet sich größtenteils in der Mitte und im Norden Thüringens und im Süden Sachsen-Anhalts, umfasst aber auch kleine Bereiche Niedersachsens und Hessens. Es liegt im Thüringer Becken, das sich zwischen Harz, Thüringer Wald und Saaletal erstreckt. Das Wirtsgestein in diesem etwa 6000 Quadratkilometer großen Teilgebiet ist Steinsalz in flacher Lagerung. Geologische Entwicklung des Teilgebiets Die geologischen Prozesse, die für die Entstehung des Teilgebiets wichtig waren, liefen während der erdgeschichtlichen Zeitabschnitte Zechstein (vor 257 – 252 Millionen Jahren), Trias (vor 252 – 201 Millionen Jahren) und Oberkreide (vor 101 – 66 Millionen Jahren) ab. Das Thüringer Becken war während des Zechstein mehrfach von einem flachen Meer bedeckt, einem Randbecken des Zechsteinmeers. Durch das damalige trockene und warme Klima verdunstete das Meerwasser, wodurch im Wasser gelöste Stoffe auskristallisierten und sich am Meeresboden absetzten. So entstanden zunächst lockere Schichten aus verschiedenen Mineralen (zum Beispiel Calcit, Gips und Salz). Durch das Gewicht von später darüber abgelagerten Schichten wurde das noch enthaltene Wasser aus den lockeren Schichten herausgepresst und diese zu festem Gestein umgewandelt (zum Beispiel zu Kalkstein, Anhydrit und Steinsalz). Während des Zechstein gab es mehrere dieser Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#13 – Objekt-ID: 11266295 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 1 von 3 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_02TG_197_02IG_S_f_z Verdunstungszyklen. So entstanden sich wiederholende Gesteinsabfolgen, die für diesen geologischen Zeitabschnitt typisch sind und sehr dicke Steinsalzschichten enthalten können. Anschließend bildeten sich im Thüringer Becken während der Trias Schichten aus verschiedenen Sedimentgesteinen (zum Beispiel Sandstein, Tonstein oder Kalkstein), welche die Gesteine des Zechstein überlagern. Eigenschaften des Teilgebiets Die Gesteinsschichten des Zechstein befinden sich im Thüringer Becken in unterschiedlichen Tiefen und sind insgesamt zwischen wenigen hundert und 1500 Meter dick. Die größten Steinsalzvorkom men im Teilgebiet stammen aus den beiden frühesten Verdunstungszyklen (Staßfurt- und Werra- Formation). Diese Steinsalzvorkommen liegen seit ihrer Entstehung in kaum veränderter Form vor. Durch das Thüringer Becken und entlang seiner Ränder verlaufen mehrere Störungszonen, also Bereiche in der Erdkruste, in denen Gesteinsblöcke gegeneinander verschoben wurden. Diese Stö rungszonen verlaufen überwiegend in Nordwest-Südost-Richtung und waren bereits im Untergrund angelegt, als die Gesteine des Zechstein und der Trias entstanden. Während der Oberkreide wurden die Störungen im Untergrund erneut aktiviert und der im Norden angrenzende Harz und der im Sü den angrenzende Thüringer Wald hoben sich. Im Zuge dieser erneuten Aktivierung teilte sich auch das Thüringer Becken in kleinere Einheiten, sogenannte Schollen, die durch Störungszonen vonei nander abgegrenzt sind. Störungen, von denen bekannt ist, dass sie in der jüngeren geologischen Vergangenheit aktiv waren, hat die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) bereits im Schritt 1 der Phase I ausgeschlossen. Sie sind daher nicht Bestandteil des Teilgebiets. Eigenschaften des Wirtsgesteins Steinsalz ist neben Tongestein und Kristallingestein eines der Wirtsgesteine, die sich für ein Endla ger für hochradioaktive Abfälle eignen. Eigenschaften, die Steinsalz in flacher Lagerung zu einem geeigneten Wirtsgestein machen, sind beispielsweise: •Hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch die von den hochradioaktiven Abfällen produzierte Wärme gut abgeleitet werden kann •Äußerst geringe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase •Plastisches Verhalten unter Druckbelastung, wodurch sich im geologischen Untergrund ent standene Risse und Hohlräume im Steinsalz über die Zeit von selbst wieder verschließen können •Aufgrund der meist flachen Lagerung ist eine regional gute Vorhersage der räumlichen Aus dehnung des Wirtsgesteins im geologischen Untergrund möglich Bei der Ermittlung von Standortregionen aus den Teilgebieten berücksichtigt die BGE auch Eigen schaften der Wirtsgesteine, die sich negativ auf die Endlagersicherheit auswirken können. Bei Stein salz in flacher Lagerung gehört hierzu insbesondere die Wasserlöslichkeit. Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#13 – Objekt-ID: 11266295 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 2 von 3 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_02TG_197_02IG_S_f_z Für weitere Informationen zur Geologie und zur zugrunde liegenden Fachliteratur verweisen wir auf die Unterlagen zum Zwischenbericht Teilgebiete (bge.de). Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#13 – Objekt-ID: 11266295 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 3 von 3
Michigan International Copper Analogue (MICA) project Langzeitverhalten von Kupfer in natürlichen Systemen zur Unterstützung von Sicherheitsbetrachtungen M. Schönhofen-Romer, A. Liebscher, H. Reijonen, I. Aaltonen, X. Liu, C. Lilja, S. Norris, P. Keech und N. Diomidis 1. Keweenaw – Kupferlagerstätte4. Kupfer im Endlagerkontext SW Rand des Mittelkontinentalen Riftsystems Nordamerikas > 2000 km lang Riftfüllung vorwiegend subaerische basaltische Lavaströme + Sedimente Metallische Kupferlagerstätte ~ 200 km lang Kupfervorkomm en in vulkanischen und sedimentären Gesteinen Kupfer Teil verschiedener Endlagerbehälter-Konzepte (z. B. Finnland, Kanada, Schweden) Endlagerbehälter als Hauptbarriere Resistenz gegen a) b) c) geomechanische Beanspruchung (Tektonik, Hydrostatik, etc.) Chemische Resistenz gegen langfristige Korrosion Analogstudien an natürlichen Kupfervorkommen Langzeitstabilität über Laborexperimente hinaus Prozesse und Verhaltensweise von Kupfer in natürlicher Abb. 4: Endlagerbehälter Kanada’s mit a) KBS-3 aus Schweden, b) NWMO IV-25 (altes Modell) und c) geologischer Umgebung NWMO Mark II (aktuelles Modell; Hall and Kech, 2017). Abb. 1: Karte des Keweenaw Gebietes (modifiziert nach Bornhorst & Lankton, 2009 und Bornhorst & Mathur, 2017) 2. Keweenaw – Entstehung 5. MICA – Phase I 1. Riftfüllung 2. Initiale Subsidenz vor Versenkungsmetamorphose Genaue Beschreibung Mineralogie + Geochemie Beschreibung Texturen + Korrosionsphänomene Altersdatierung Abb. 5: Schematischer Plan zur Projektdurchführung der 1. Phase von MICA. 3. Regionales hydrothermales Event mit regionaler Kompression (~1,07 – 1,04 Mrd. Jahre) unter stabilen Ablagerungsbedingungen Abb. 2: Modell zur Entstehung der Keweenaw-Kupferlagerstätte in drei Phasen mit Sandsteinen an Riftflanken (gelb; 1,07 Mrd. - 950 Mio. Jahre alt), Rift-füllenden klastischen Sedimentgesteinen (orange; 1,09 - 1,07 Mrd. Jahre alt) und subaerischen vulkanischen Gesteinen (grün; 1,15 - 1,09 Mrd. Jahre alt). Modifiziert nach Bodden et al. (2022). Salinität 5-15% Ca/Na ~4 Niedriges CO2 + S Systematische Studie von Alterationsphänomenen, Rekonstruktion von Herkunft + Zeitrahmen Verbindung von Parametern mit spezifischen Prozessen 6. MICA – Korrosionsmineralogie XRD crystal structure SEM-EDS chemistry 1: Native Cu 2: Cuprite 3. Keweenaw – Geologische Entwicklung Cu1.3O 2: cuprite 2: cuprite 3: nano mixture 3: Nano-mixture (cuprite+chlorite) CuFe2Al2.9Mg1.1K0.6Ti0.2Si11.3Ox ~ 1,04 Mrd. – 500 Mio. Jahre: Oxidierendes Mileu (supergene Alteration) + Übergang von anoxisch zu oxisch 4: Malachite CuCOx MICA-3F ~ 500 – 175 Mio. Jahre: Anoxisches, salinares Milieu Unterschiedliche Korrosionsprozesse (Sulfidierung, Oxidation, mikrobiell induziert,…) Reflected light 4: malachite Reflected light 3 SEM-BSE SEM-BSE 1 2 4 2 Literaturverzeichnis Bodden, T. J., Bornhorst, T. J., Bégué, F., & Deering, C. (2022). Sources of Hydrothermal Fluids Inferred from Oxygen and Carbon Isotope Composition of Calcite, Keweenaw Peninsula Native Copper District, Michigan, USA. Minerals, 12(4), 474. Bornhorst, T. J., & Lankton, L. D. (2012). Copper mining: A billion years of geologic and human history. Bornhorst, T. J., & Mathur, R. (2017). Copper isotope constraints on the genesis of the Keweenaw Peninsula native copper district, Michigan, USA. Minerals, 7(10), 185. Hall, D. S., & Keech, P. G. (2017). An overview of the Canadian corrosion program for the long-term management of nuclear waste. Corrosion Engineering, Science and Technology, 52(sup1), 2-5. www.bge.de Tage der Standortauswahl 2022 / Aachen GZ: SG01201/12/2-2022#23 | Objekt-ID: 931116 | Stand 01.06.2022
Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_04TG_197_04IG_S_f_z Strukturname: Solling-Becken Stratigraphische Einheit: Zechstein Wirtsgesteinstyp: Steinsalz in stratiformer (flacher) Lagerung Abbildung 1: Karte des Teilgebiets 078_04TG_197_04IG_S_f_z (Solling-Becken) mit Vorkom men des Wirtsgesteins Steinsalz in flacher Lagerung Das Teilgebiet umfasst den Süden Niedersachsens, den Nordosten Nordrhein-Westfalens und den Norden Hessens. Es liegt im Niedersächsischen Bergland, etwa zwischen Bielefeld, Salzgitter und Kassel. Das Wirtsgestein in diesem rund 5000 Quadratkilometer großen Teilgebiet ist Steinsalz in flacher Lagerung. Geologische Entwicklung des Teilgebiets Die geologischen Prozesse, die für die Entstehung des Teilgebiets wichtig waren, liefen während der erdgeschichtlichen Zeitabschnitte Zechstein (vor 257 – 252 Millionen Jahren), Trias (vor 252 – 201 Millionen Jahren) und Kreide (vor 145 – 66 Millionen Jahren) ab. Das Teilgebiet ist heute zwar von einer Mittelgebirgslandschaft geprägt, war allerdings während seiner geologischen Vergangenheit zeitweise ein Becken, das sogenannte Solling-Becken. Es war während des Zechstein mehrfach von einem flachen Meer bedeckt, dem Zechsteinmeer. Durch das damalige trockene und warme Klima verdunstete das Meerwasser, wodurch im Wasser gelöste Stoffe auskristallisierten und sich am Meeresboden absetzten. So entstanden zunächst lockere Schichten aus verschiedenen Mineralen (zum Beispiel Calcit, Gips und Salz). Durch das Gewicht von später darüber abgelagerten Schichten wurde das noch enthaltene Wasser aus den lockeren Schichten Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#14 – Objekt-ID: 11272950 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 1 von 3 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_04TG_197_04IG_S_f_z herausgepresst und diese zu festem Gestein umgewandelt (zum Beispiel zu Kalkstein, Anhydrit und Steinsalz). Während des Zechstein gab es mehrere dieser Verdunstungszyklen. So entstanden sich wiederholende Gesteinsabfolgen, die für diesen geologischen Zeitabschnitt typisch sind und dicke Steinsalzschichten enthalten. Anschließend bildeten sich im Solling-Becken während der Trias dicke Schichten aus verschiedenen Sedimentgesteinen (zum Beispiel Sandstein, Tonstein oder Kalkstein), welche die Gesteine des Zechstein überlagern. Die besonderen Eigenschaften von Steinsalz (siehe Abschnitt „Eigenschaften des Wirtsgesteins“) erlauben ihm, sich über geologische Zeiträume hinweg plastisch zu verformen. Eine ungleichmäßige Gewichtsverteilung der überlagernden Gesteinsschichten konnte das ursprünglich flach abgelagerte Steinsalz während der Kreide so mobilisieren. Dadurch entstanden Bereiche im Solling-Becken, in denen das Salz leicht aufgewölbt oder kissenartig angeschwollen ist. Einige dieser sogenannten Salzkissen sind zudem von tektonischen Prozessen beeinflusst und dadurch deutlich stärker verformt worden. Die Mobilisierung von Salz durch geologische Prozesse wird als Halokinese bezeichnet. Eigenschaften des Teilgebiets Die verschiedenen Gesteinsschichten des Zechstein befinden sich im Solling-Becken in unterschiedlichen Tiefen und sind insgesamt bis zu 1500 Meter dick. Die größten Steinsalz- vorkommen im Teilgebiet stammen aus den drei frühesten Verdunstungszyklen, die heute Werra-, Staßfurt- und Leine-Formation genannt werden. Die Steinsalzvorkommen liegen heute nicht mehr genau so gleichmäßig flach vor, wie sie abgelagert wurden, sondern sind durch die Halokinese stellenweise dicker als zuvor. Im Zuge der Halokinese hat das Salz allerdings die darüber liegenden Schichten üblicherweise nicht durchdrungen, sie bilden also in einem Großteil des Teilgebiets nach wie vor eine kontinuierliche Überdeckung. Innerhalb des Teilgebiets befinden sich zahlreiche kleine und einige größere Störungen. Störungszonen sind Bereiche in der Erdkruste, in denen Gesteinsblöcke gegeneinander verschoben wurden. Störungen, von denen bekannt ist, dass sie in der jüngeren geologischen Vergangenheit aktiv waren, hat die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) bereits im Schritt 1 der Phase I ausgeschlossen. Sie sind daher nicht Bestandteil des Teilgebiets. Eigenschaften des Wirtsgesteins Steinsalz ist neben Tongestein und Kristallingestein eines der Wirtsgesteine, die sich für ein Endla ger für hochradioaktive Abfälle eignen. Eigenschaften, die Steinsalz in flacher Lagerung zu einem geeigneten Wirtsgestein machen, sind beispielsweise: •Hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch die von den hochradioaktiven Abfällen produzierte Wärme gut abgeleitet werden kann •Äußerst geringe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase •Plastisches Verhalten unter Druckbelastung, wodurch sich im geologischen Untergrund ent standene Risse und Hohlräume im Steinsalz über die Zeit von selbst wieder verschließen können Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#14 – Objekt-ID: 11272950 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 2 von 3 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 078_04TG_197_04IG_S_f_z • Aufgrund der meist flachen Lagerung ist eine regional gute Vorhersage der räumlichen Aus dehnung des Wirtsgesteins im geologischen Untergrund möglich Bei der Ermittlung von Standortregionen aus den Teilgebieten berücksichtigt die BGE auch Eigen schaften der Wirtsgesteine, die sich negativ auf die Endlagersicherheit auswirken können. Bei Stein salz in flacher Lagerung gehört hierzu insbesondere die Wasserlöslichkeit. Für weitere Informationen zur Geologie und zur zugrunde liegenden Fachliteratur verweisen wir auf die Unterlagen zum Zwischenbericht Teilgebiete (bge.de). Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#14 – Objekt-ID: 11272950 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 3 von 3
Geologischer Steckbrief Teilgebiet 003_00TG_046_00IG_T_f_tUMj Stratigraphische Einheit: Tertiär (jüngere Untere Meeresmolasse) Wirtsgesteinstyp: Tongestein Abbildung 1: Karte des Teilgebiets 003_00TG_046_00IG_T_f_tUMj mit Vorkommen des Wirts gesteins Tongestein Das Teilgebiet befindet sich im Südosten Bayerns, etwa zwischen Landshut, Passau und Rosenheim. Das Wirtsgestein in diesem etwa 2000 Quadratkilometer großen Teilgebiet ist Tongestein. Geologische Entwicklung des Teilgebiets Die geologischen Prozesse, die für die Entstehung des Teilgebiets wichtig waren, liefen während des Chattium (vor 28 – 23 Millionen Jahren) und des direkt darauf folgenden Aquitanium (vor 23 – 20 Millionen Jahren) ab. Zu dieser Zeit war die bis heute anhaltende Kollision der Afrikanischen und der Eurasischen Kontinentalplatte bereits in vollem Gange. Im Zuge der Kollision bildeten sich einerseits die Alpen heraus, andererseits entstand nördlich von ihnen, im heutigen südlichen Bayern, das sogenannte Molassebecken. Diese großräumige Vertiefung war von einem Randmeer bedeckt. Insbesondere in den zentralen Bereichen des Beckens konnte sich hier im Laufe des Chattium und des Aquitanium eine dicke Schicht aus überwiegend sehr feinkörnigem Material, vor allem Ton, absetzen. Gröberes Material wie Sand wurde hier kaum abgelagert. Später abgelagertes Material führte durch sein Gewicht zu einer Verfestigung des lockeren Tons zu festem Tonstein. Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#9 – Objekt-ID: 11339260 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 1 von 2 Geologischer Steckbrief Teilgebiet 003_00TG_046_00IG_T_f_tUMj Eigenschaften des Teilgebiets Die relevanten Gesteinsschichten im Teilgebiet sind insgesamt bis zu ca. 800 Meter dick. Es handelt sich dabei um graue bis graubraune Tonmergel, in denen auch sandige Lagen und organisches Material wie Braunkohle enthalten sein können. Tonmergel sind Gesteine, die neben Tonmineralen zusätzlich das Mineral Calcit (Calciumcarbonat) enthalten. Das Teilgebiet befindet sich innerhalb der tektonischen Großregion Molassebecken, die von großen Störungszonen beeinflusst ist. Störungszonen sind Bereiche in der Erdkruste, in denen Gesteinsblöcke gegeneinander verschoben wurden. Auch innerhalb des Teilgebiets befinden sich einige kleine und wenige größere Störungen. Störungen, von denen bekannt ist, dass sie in der jüngeren geologischen Vergangenheit aktiv waren, hat die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) bereits im Schritt 1 der Phase I ausgeschlossen. Sie sind daher nicht Bestandteil des Teilgebiets. Besonderheiten des Teilgebiets Dieses Teilgebiet hat nahezu die gleiche Ausdehnung und sehr ähnliche Eigenschaften wie das Teilgebiet 002_00TG_044_00IG_T_f_tUMa. Der Grund dafür ist, dass sie kurz nacheinander unter nahezu identischen Bedingungen entstanden sind. Eigenschaften des Wirtsgesteins Tongestein ist neben Steinsalz und Kristallingestein eines der Wirtsgesteine, die sich für ein Endla ger für hochradioaktive Abfälle eignen. Eigenschaften, die Tongestein zu einem geeigneten Wirts gestein machen, sind beispielsweise: •Äußerst geringe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase •Ein gutes Sorptionsverhalten, wodurch viele radioaktive und chemotoxische Stoffe im Ge stein gebunden werden und ihre Ausbreitung behindert wird •Plastisches Verhalten, wodurch neu entstehende Risse und Klüfte abgedichtet werden (Selbstheilungsvermögen) •Durch die Lagerung in diskreten Schichten aufgrund der sedimentären Genese ist meist eine regional gute Vorhersage der räumlichen Ausdehnung des Wirtsgesteins im geologischen Untergrund möglich Bei der Ermittlung von Standortregionen aus den Teilgebieten berücksichtigt die BGE auch Eigen schaften der Wirtsgesteine, die sich negativ auf die Endlagersicherheit auswirken können. Bei Ton gestein ist beispielsweise die Höhe der Temperatur sehr wichtig, welcher die Tongesteine seit ihrer Bildung ausgesetzt waren. Zu hohe Temperaturen aber auch Auflastdrücke können manche der positiven Eigenschaften der Tongesteine abschwächen. Für weitere Informationen zur Geologie und zur zugrunde liegenden Fachliteratur verweisen wir auf die Unterlagen zum Zwischenbericht Teilgebiete (bge.de). Geschäftszeichen: SG02303/97-3/4-2024#9 – Objekt-ID: 11339260 – Stand: 04.11.2024 www.bge.de Seite 2 von 2
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