Der Sand wird knapp: Minenrückstände könnten als Alternative dienen

Sand, Schotter und Kies gelten nach Wasser als die meist genutzten natürlichen Ressourcen der Welt. Vor allem der feinkörnige Rohstoff wird rar – doch die Wissenschaft hat eine Alternative in Aussicht.

Von Marina Weishaupt
Veröffentlicht am 20. Apr. 2022, 09:27 MESZ
Berglandschaft bei bewölktem Himmel. Im Vordergrund eine Erzabbau-Stelle.

Sand ist nicht gleich Sand. Nur mit bestimmten Eigenschaften eignet sich dieser zur Herstellung von Beton, Glas oder Silizium. Vor allem Bauboom und Landgewinnung sorgen für zunehmende Knappheit der wertvollen Ressource.

Foto von Sebastian Pichler

Der weltweite jährliche Verbrauch von Sand beläuft sich auf rund 50 Milliarden Tonnen – und hat sich damit in den letzten zwei Jahrzehnten verdreifacht. Während die Nachfrage für den natürlichen Rohstoff – etwa für die Herstellung von Beton, Silizium oder Glas – kontinuierlich steigt, sorgen die Knappheit und die Beschaffung dessen zunehmend für Probleme. 

Nun ergab eine gemeinsame Forschungsarbeit von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen der Universitäten Genf und Queensland, dass Nebenprodukte aus dem Mineralabbau als mögliche Alternative für Sand verwendet werden könnten. 

Erzsand ähnelt natürlichem Sand

In ihren Untersuchungen analysierten sie Proben des Bergbauunternehmens Vale aus dem brasilianischen Bundesstaat Minas Gerais. Die dort befindliche Anlage zur Eisenerzverarbeitung gilt als eine der größten weltweit. Dementsprechend groß sind auch die Mengen an feinkörnigen Minenrückständen – die bislang kaum genutzt wurden. Zu Unrecht, wie die Tests ergaben: Denn der Abfall des Eisenabbaus weist tatsächlich eine erstaunliche chemische Ähnlichkeit mit natürlichem Sand auf. 

Die Darstellung zeigt den Bedarf an natürlichem Sand und Aggregaten (blau) und das potenzielle Angebot an alternativen Aggregaten aus Abfällen von Mineralminen (rot).

Foto von Louise Gallagher, University of Geneva

Die Rückstände konnten als eckiger und sehr schluffiger – also sehr feiner – Sand charakterisiert werden, der zu rund 90 Prozent hauptsächlich aus Silikat und zu weiteren zehn Prozent aus Eisenoxiden besteht. Insbesondere für die Herstellung von Beton, aber auch für die Landgewinnung, muss das Füllmaterial optimale mechanische Eigenschaften aufweisen. Durch die eckigen Körnchen bietet der Erzsand eine hohe Verzahnung und Beständigkeit zwischen den Partikeln, insbesondere nach Verdichtung des Materials. 

Zudem besitzt Erzsand einen beinahe neutralen pH-Wert, eine geringe elektrische Leitfähigkeit und gilt zusätzlich als ungiftig. Die Gefahr von Kontaminationen der Umwelt wäre aus diesem Grund minimal. Lediglich bezüglich der Feinheit und Größe der Sandkörner müssten Abstriche gemacht werden: Durch seine sehr feine Konsistenz könnte der Erzsand unbrauchbar für einige Anwendungsgebiete sein – oder eine weitere Aufbereitung erfordern. Dann wäre er eventuell sogar für die Herstellung von Glas eine mögliche Alternative.

Weltweit ungenutztes Potenzial

In der Vergangenheit gab es bereits Projekte und verstärkte Investitionen zur Reduzierung dieser sogenannten Tailings, wie die feinkörnigen Rückstände auch bezeichnet werden, sowie zur Einführung von Kreislaufwirtschaftsansätzen für Minenabfälle. Trotzdem wurden die Rückstände der Erzgewinnung bislang in den meisten Fällen ungenutzt auf Halden aufgeschüttet. Global betrachtet handelt es sich dabei also um riesige Mengen verfügbarer Ressourcen.

„Derzeit werden schätzungsweise 30 bis 60 Milliarden Tonnen Minenabfälle pro Jahr erzeugt, was sie zum größten Abfallstrom der Welt macht“, erklärt das Team in der Studie. Diese seien größer als der gesamte städtische Abfall weltweit. Bei dem aktuellen jährlichen Sandverbrauch von etwa 50 Milliarden Tonnen könnte das aktive Nutzen von Erzsand also durchaus für einen grundlegenden Ausgleich sorgen. 

Zudem ermittelte die Forschungsgruppe, dass sich bei rund einem Drittel aller weltweiten Minen mögliche Abnehmer für Erzsand in einem Radius von etwa 50 Kilometern befänden. Rund die Hälfte des weltweiten Absatzes für Sand könne durch lokale Bestände an Erzsand abgelöst werden. Bei China, dem größten Verbraucher von Sand, würde dies rund eine Milliarde Tonnen ausmachen.

Das Management von Minenabraum wäre also nicht nur in der Theorie möglich und ein bedeutender Schritt für die Bergbauindustrie. Durch die Nutzung von Ressourcen, die bislang kaum beachtet wurden, käme es auch zu weniger Umweltproblemen durch die Entnahme von Sand aus Flüssen und küstennahen Umgebungen. 

„Die Nachfrage wächst weltweit exponentiell mit Urbanisierung, Entwicklung, Bevölkerungswachstum und dem Anstieg des Meeresspiegels“, so das Forschungsteam. „Wenn Erzsand anstelle von Sand aus der natürlichen Umgebung verwendet werden kann, ist dies eine unberechenbare Option, da es ökologische, wirtschaftliche und soziale Vorteile bringen würde.“

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