Newsletter 2020/04 vom 16.12.2020

Deutscher Rohstoffeffizienz-Preis 2020

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) hat zwei Unternehmen und eine Forschungseinrichtung mit dem Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis 2020 ausgezeichnet. Die Preisverleihung wurde von der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) in der BGR fachlich und organisatorisch koordiniert. Gewinner des Deutschen Rohstoffeffizienz-Preises 2020 sind die Unternehmen Gebrüder Dorfner GmbH & Co. Kaolin- und Kristallquarzsandwerke KG und Rinn Beton- und Naturstein GmbH & Co. KG sowie in der Kategorie Forschung das Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) gemeinsam mit dem Lehr- und Forschungsgebiet Aufbereitung mineralischer Rohstoffe (AMR), die als Einrichtungen beide der RWTH Aachen angehören.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie würdigt seit 2011 mit dem Preis herausragende Beispiele im Bereich rohstoff- und materialeffizienter Produkte, Prozesse oder Dienstleistungen sowie anwendungsorientierte Forschungsergebnisse. Neben den Preisträgern waren in diesem Jahr auch die Unternehmen Kies und Beton Baden-Baden GmbH & Co. Holding KG sowie LuxChemTech GmbH und in der Kategorie Forschung das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk der RWTH Aachen nominiert. Die Videos der Nominierten und Gewinner finden Sie im GeoChannel der BGR.

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Boden des Jahres 2021 - Festveranstaltung in der BGR

Der Lössboden ist „Boden des Jahres 2021“. Die Entscheidung wurde aus Anlass des Internationalen Tages des Bodens bei einer Festveranstaltung in der BGR offiziell bekanntgegeben. Die vom „Kuratorium Boden des Jahres“ und der BGR gemeinsam ausgerichtete Veranstaltung fand aufgrund der Corona-Pandemie im Hybrid-Format mit Gästen vor Ort sowie rund 200 online eingeladenen Teilnehmerinnen und Teilnehmern statt. Die Schirmherrschaft hatte die Parlamentarische Staatssekretärin beim Bundesminister für Wirtschaft und Energie, Elisabeth Winkelmeier-Becker, übernommen. Ebenso wie sie hoben auch BGR-Präsident Prof. Dr. Ralph Watzel und Dr. Christian Ahl als Vertreter des „Kuratoriums Boden des Jahres“ die Bedeutung von Böden als wichtige natürliche Lebensgrundlage hervor und betonten die Notwendigkeit, das Bewusstsein für den Bodenschutz und einen verantwortungsvollen Umgang mit der wertvollen Georessource zu stärken. Die BGR unterstützt als Ressortforschungseinrichtung des Bundes mit Forschungs- und Beratungsleistungen eine nachhaltige Nutzung des Bodens sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene
Der Lössboden verfügt als „wahrer Alleskönner“ über besondere Eigenschaften. Er speichert neben Wasser auch wichtige Nährstoffe für die Pflanzen. Gleichzeitig hält er aufgrund seiner guten Speichereigenschaften schädliche Stoffe zurück und trägt so zum Schutz des Grundwassers bei. Als Ausgangssubstrat bildet Löss die Grundlage für die ackerbaulich günstigsten Böden.
Der Boden des Jahres wird jährlich anlässlich des Weltbodentages präsentiert. Mit der BGR führte erstmals eine Bundeseinrichtung gemeinsam mit dem „Kuratorium Boden des Jahres“ die vom Umweltbundesamt geförderte Veranstaltung durch.

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10 Jahre Deutsche Rohstoffagentur in der BGR

Seit zehn Jahren berät die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der BGR als wichtiger Partner die deutsche Industrie in Fragen der Rohstoffsicherung. Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) zeigt die DERA Unternehmen mit praxisorientierten Analysen und Informationen Perspektiven auf, wie sie ihr Rohstoffrisikomanagement optimieren und damit Versorgungsrisiken minimieren können. Zum zehnjährigen Jubiläum hat die DERA eine Broschüre veröffentlicht, in der sie einen Überblick über ihre Angebote und die bisherige Arbeit sowie künftige Aufgaben gibt.
Ein wichtiges Instrument ist das von der DERA entwickelte webbasierte Rohstoffinformationssystem ROSYS. ROSYS wurde kürzlich erst optimiert, sodass eine einfachere und interaktive Nutzung dieser Anwendung möglich ist. Hauptaufgabe von ROSYS ist es, der Fachwelt und der Öffentlichkeit umfangreiche Daten zu mineralischen Rohstoffen und Energierohstoffen zugänglich zu machen. Daten zur Rohstoffproduktion und -nachfrage, zum deutschen Rohstoffhandel sowie zu Rohstoffpreisen sind mit Hilfe interaktiver Karten und Diagramme abrufbar.
Ein weiteres zentrales DERA-Produkt sind die Rohstoffrisikobewertungen. Jüngst wurde eine Studie zum aktuellen Kupfermarkt erstellt, wonach die DERA mittelfristig mit einer steigenden Kupfernachfrage bei zunehmenden Angebotsrisiken rechnet.

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Erfolgreiche Bergung von Ozeanbodenseismometern im Indischen Ozean

Auch die deutsche Meeresforschung wird durch die Corona-Pandemie beeinflusst. Nachdem die großen deutschen Forschungsschiffe, mit Ausnahme der „Polarstern“, zurückbeordert und viele geplante Expeditionen verschoben wurden, drohten auch 16 Ozeanbodenseismometer von der BGR und dem GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel verloren zu gehen. Sie waren im Dezember 2019 auf einer Expedition ins deutsche Lizenzgebiet für polymetallische Sulfide zur Messung der natürlichen Seismizität am Zentralindischen Rücken in 2300 bis 4100 Metern Wassertiefe ausgesetzt worden. Da auch die geplante Forschungsfahrt mit dem Forschungsschiff SONNE zur Aufnahme der Geräte verschoben werden musste, wären die teuren Instrumente Ende September 2020 entsprechend ihrer Programmierung automatisch an die Wasseroberfläche aufgestiegen und unkontrolliert abgedriftet, womit die wertvollen Daten verloren gewesen wären.
Glücklicherweise operierte zu diesem Zeitpunkt mit dem französischen Forschungsschiff „Marion Dufresne“ noch eine schwimmende europäische Forschungsstation im Indischen Ozean. Im Rahmen eines von der Ocean Facilities Exchange Group (OFEG) organisierten Austauschs von europäischer mariner Forschungsinfrastruktur konnten BGR und GEOMAR das Schiff für eine Rettungsmission nutzen. Unter strengen Hygieneauflagen lief die „Marion Dufresne“ im August aus dem Hafen von Le Port auf der französischen Insel La Réunion aus. 15 Ozeanbodenseismometer mit ihren umfangreichen Datensätzen konnten erfolgreich geborgen werden.

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Untersuchungen zu Salzgrus als geotechnische Barriere

Damit radioaktive Abfälle für Zeiträume bis zu einer Million Jahre sicher in tiefen geologischen Formationen eingeschlossen bleiben, verfolgen viele Staaten ein Mehrbarrierenkonzept für den Bau eines Endlagers. Neben der technischen Barriere – dem Behälter – und der geologischen Barriere – dem Wirtsgestein – dient die geotechnische Barriere dazu, die verbleibenden Hohlräume nach der Einlagerung der Behälter im Bergwerk zu schließen. In dem jetzt abgeschlossenen Verbundprojekt „Compaction of Crushed Salt for the Safe Containment“ (KOMPASS) war die BGR an Untersuchungen zu Salzgrus als mögliche geotechnische Barriere für eine Endlagerung in Salzgestein beteiligt. Dabei wurde im Labor erfolgreich eine Kompaktion des losen granularen Salzes erzeugt – vergleichbar eines langsamen, natürlichen Prozesses, bei dem das umgebende Salz durch seine Kriecheigenschaften die Grubenhohlräume schließt. In lockerer Schüttung weist Salzgrus zunächst eine hohe Durchlässigkeit auf und erlaubt es Korrosionsgasen und Lufteinschlüssen zu entweichen, was zunächst unerwünschte Porenüberdrücke verhindert. Sowie das Grubengebäude durch die Gebirgsspannungen zusammengedrückt wird, kompaktiert das lose Salzgrus, baut einen Gegendruck auf, wird undurchlässig und umschließt den radioaktiven Abfall dicht.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellten fest, dass im Rahmen der Forschung weitere wichtige Fragestellungen im Zusammenhang mit der geotechnischen Barriere zu klären bleiben. Dies gilt z. B. für die Verbesserung von Stoffgesetzen, die Langzeit-Modellierung und die schwierige Charakterisierung von hochgradig kompaktiertem Salzgrus mit geringer Porosität. Mitte kommenden Jahres startet daher mit „KOMPASS II“ eine Fortsetzung der Untersuchungen. Die Verbundpartner sind neben der BGR erneut die Sandia Laboratories (USA), das Institut für Gebirgsmechanik Leipzig, die Technische Universität Clausthal und die Gesellschaft für Reaktorsicherheit.

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Erfolgreiche Arbeiten im Felslabor Mont Terri - trotz Corona-Pandemie

Im Rahmen ihrer Endlagerforschung beteiligt sich die BGR trotz der Einschränkungen durch die Corona-Pandemie weiterhin erfolgreich am sogenannten „Sandwich-Experiment“ (SW-A) im Felslabor Mont Terri in der Schweiz. Bei diesem Experiment soll die Funktionsfähigkeit einer neuartigen, vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelten Schachtabdichtung für eine mögliche Endlagerung von radioaktiven Abfällen in Tongesteinen untersucht werden. Die Schachtabdichtung besteht aus Abdichtungs- und Ausgleichsschichten, die abwechselnd lagenweise eingebaut werden. Diese Technik zielt auf eine möglichst gleichmäßige Sättigung der Abdichtelemente aus Bentonit und damit auf eine möglichst gleichmäßige Ausbildung des Quelldruckes ab. Für den Nachweis ist eine messtechnische Überwachung der hydromechanischen Prozesse in der Schachtabdichtung und im Gebirge erforderlich.
Bohrungen und Instrumentierungen im Gebirge im Nahbereich des Schachtes konnten im Frühjahr abgeschlossen werden – wenige Tage vor dem ersten durch die Corona-Pandemie bedingten Lockdown in Europa. Im September und Oktober wurden die Untersuchungen fortgesetzt. Nach der Herstellung des 12 Meter tiefen Schachtes wurden weitere Messungen an der Schachtkontur zur Charakterisierung der Auflockerungszone und zur Ermittlung der Durchlässigkeit durchgeführt. Die Arbeiten wurden im Felslabor unter konsequenter Einhaltung restriktiver Hygieneregeln durchgeführt.
Im Ergebnis konnten alle Bohr-, Mess- und Installationsarbeiten wie geplant ausgeführt werden und alle Mitglieder des BGR-Teams kehrten jeweils gesund aus der Schweiz zurück.

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Konferenz zu nachhaltiger Wasserbewirtschaftung in Bergbauländern

Die BGR richtete gemeinsam mit dem Deutschen Institut für Entwicklungspolitik (DIE) die „10. Wasserwerkstatt“ als Online-Konferenz aus. Die Veranstaltungsreihe dient seit 1995 dem Austausch zwischen Wissenschaft, Durchführungsorganisationen der Entwicklungszusammenarbeit und Nichtregierungsorganisationen (NGO). Die BGR beteiligte sich mit ihren beiden Sektorvorhaben „Rohstoffe und Entwicklung“ und „Politikberatung Grundwasser“ an der Organisation und inhaltlichen Gestaltung der Konferenz, die sich mit den globalen Themen Wasserbewirtschaftung und Bergbau befasste. Im Fokus der abschließenden Diskussion stand u. a. die Frage, welche unterschiedlichen Rollen Staaten, Forschung und Zivilgesellschaft einnehmen, um eine nachhaltige Governance von Wasser und Bodenschätzen zu fördern. So waren sich alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer darin einig, dass mit Blick auf den Umwelt- und Naturschutz sowie die Wahrung von Menschenrechten in Bergbauländern ein intensiverer Austausch der Akteure untereinander sowie mit der Industrie dringend notwendig sei. Zwar seien sich immer mehr Bergbauunternehmen ihrer Verantwortung für die Einhaltung von Umwelt- und Sozialstandards bewusst, doch dieses Engagement könne wirkungsvolle staatliche Institutionen nicht ersetzen. Hier leistet die BGR im Rahmen der Entwicklungszusammenarbeit und in der Beratung der deutschen Politik bereits wichtige Beiträge, die den Aufbau solcher Institutionen in Partnerländern unterstützen.

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Tschadseebecken: Klimamodelle für Strategien gegen Wasserknappheit

Die globale Erwärmung stellt das Tschadseebecken in Zentral-Westafrika als klimasensible Region mit hohem Bevölkerungsdruck vor große Herausforderungen. Insbesondere die Abhängigkeit der Bevölkerung von regenbewässerter Landwirtschaft ist ein kritischer Faktor, der bereits in der Vergangenheit zu Hungerkrisen in dem Gebiet beitrug. Im Rahmen des Projektes „Nachhaltiges Grundwassermanagement im Tschadseebecken“ der Technischen Zusammenarbeit (TZ) hat die BGR gemeinsam mit ihrer Partnerorganisation die Tschadseebeckenkommission globale und regionale Klimamodelle ausgewertet, um die Auswirkung des Klimawandels auf die Wasserressourcen in der Region einzuschätzen. Die Modelle projizieren einen Rückgang des Niederschlags um 25 % im Grenzgebiet Tschad/Zentralafrikanische Republik bis Ende des Jahrhunderts.
Die prognostizierte Niederschlagsabnahme, gekoppelt mit einem starken jährlichen Bevölkerungswachstum von etwa 3 %, wird den Druck auf die Grundwasserressourcen im Tschadseebecken massiv erhöhen.
Aus diesem Grund arbeitet die BGR gemeinsam mit der Tschadseebeckenkommission an der Integration von technischen Lösungen in das Grundwassermanagement. Zu diesen gehört z. B. die künstliche Grundwasseranreicherung mit Hilfe der gezielten Versickerung von Überschwemmungswasser in städtischen Gebieten.

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Corona-Pandemie: BGR untersucht in Jordanien überlastete Grundwasserbrunnen

Als Reaktion auf die Corona-Pandemie wurden in Jordanien zahlreiche neue Hygienevorschriften erlassen, die allerdings nur bei einer funktionierenden Wasserversorgung eingehalten werden können. Aufgrund des höheren Wasserbedarfs kommt es zu einer stärkeren Allokation von Grundwasser und Überförderung von Brunnen. Um das Risiko des Trockenfallens von Brunnen und der Grundwasserversalzung besser einschätzen zu können, bewertet die BGR derzeit in Jordanien im Rahmen einer Sondermaßnahme die hiervon besonders betroffenen Brunnen hinsichtlich ihrer Belastbarkeit, Lebensdauer und Effizienz. Die Ergebnisse sollen anschließend dem jordanischen Wasserministerium und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zur Entscheidungsfindung für zukünftige Investitionen dienen. Erste Ergebnisse deuten bereits auf einen großen Investitionsbedarf und die dringende Notwendigkeit einer Einführung von Präventivmaßnahmen hin, die ein gezieltes Brunnenmanagement für eine sichere Wasserversorgung zum Ziel haben müssen. Nach Angaben des jordanischen Wasserministeriums ist der Wasserverbrauch nach Einführung der neuen Hygienevorschriften bereits um 12 % gestiegen, was eine enorme Zusatzbelastung für das ohnehin wasserarme Land bedeutet.

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BGR an europäischem Projekt Infra-AUV beteiligt

Im Rahmen des europäischen Metrologie-Forschungsprogramms EMPIR startete das Projekt „Infra-AUV“, an dem neben der BGR auch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) sowie acht weitere europäische Partner beteiligt sind. Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der Kalibrierung seismischer und akustischer Messinstrumente für wissenschaftliche Untersuchungen u. a. zu Erdbeben, Vulkanausbrüchen oder Nuklearwaffentests. Seismoakustische Signale solcher Extremereignisse, aber auch Messergebnisse im Rahmen der Meteorologie oder Klimaforschung liegen in einem sehr tiefen Frequenzbereich, für den es bisher keine kalibrierten Standards gibt. Im Projekt werden zunächst Laborverfahren zur Kalibrierung von Seismometern und Infraschallsensoren entwickelt, die anschließend von den beteiligten metrologischen Instituten implementiert und validiert werden. Ein zweiter Schritt sieht die Übertragung der Verfahren auf Instrumente an Messstationen im laufenden Betrieb vor. Dazu gehören insbesondere auch die Stationen zur Überwachung des internationalen Kernwaffenteststoppabkommens (CTBT), für die die BGR als nationale Behörde in Deutschland zuständig ist.

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Erfolgreich qualifiziert

Auch im Jahr 2020 gab es in der BGR eine Reihe erfolgreicher Qualifikationen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern.
Dr. habil. Stefanie Donner (Foto) aus dem BGR-Fachbereich „Erdbebendienst des Bundes, Kernwaffenteststopp“ hat ihre Habilitation an der Ludwig-Maximilians-Universität München beendet. Das Thema ihrer Habilitation an der Fakultät für Geowissenschaften lautete: „Rotationsbodenbewegungen als neue Messgröße in der Seismologie: Vorteile für die Inversion nach dem Momententensor“.
Dr. Florian Stange, Arbeitsbereichsleiter des BGR-Fachbereichs „Boden als Ressource-Stoffeigenschaften und Dynamik“, hat seine Habilitation zum Thema „Gross nitrification in soils - Contribution of nitrification to N-gas emission from soils“ mit der Antrittsvorlesung an der Leibniz Universität Hannover (LUH) erfolgreich abgeschlossen. Künftig wird er als Privatdozent am Institut für Bodenkunde der LUH tätig sein. Daneben übt der BGR-Wissenschaftler als Privatdozent auch bereits eine Lehrtätigkeit an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg aus.
Dr. habil. Nikola Koglin aus dem BGR-Fachbereich „Geologie der Energierohstoffe, Polargeologie“
wurde mit ihrer Antrittsvorlesung zum Thema „Genesis of the auriferous metasedimentary rocks of the Neoarchaean Moeda Formation, Quadrilátero Ferrífero of Minas Gerais, Brasil“ erfolgreich von der Universität Würzburg zur Leibniz Universität Hannover umhabilitiert. Als Privatdozentin hat sie nun die Lehrbefugnis im Fachgebiet Geologie.
Dr. Wilhelm Nikonow aus dem BGR-Fachbereich „Geologie der mineralischen Rohstoffe“ promovierte an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg. Das Thema seiner Doktorarbeit: „Entwicklung und Anwendung einer automatisierten Methodik zur Mineralcharakterisierung, Quantifizierung und bildanalytischen Auswertung geologischer Proben“.

Ludger Mintrop Award für Dr. Bernhard Siemon

Der BGR-Aerogeophysiker Dr. Bernhard Siemon erhält den Ludger Mintrop Award 2020 der „European Association of Geoscientists and Engineers“ (EAGE). Dieser Preis wird jährlich für die beste Publikation in der Zeitschrift „Near Surface Geophysics“ vergeben. Der BGR-Wissenschaftler bekam die Auszeichnung für den Artikel “Automatic identification of fresh-saline groundwater interfaces from airborne electromagnetic data in Zeeland, the Netherlands, Near Surface Geophysics, Volume 17(1), February 2019“. In der Publikation wird beschrieben, wie die Tiefe der Süß-/Salzwassergrenze in der gesamten Provinz Zeeland in den Niederlanden automatisch aus aerogeophysikalischen Messungen bestimmt werden kann. Neben Bernhard Siemon waren die BGR-Wissenschaftlerin Annika Steuer, die Niederländerin Esther van Baaren, ihre Kollegen Joost Delsman, Marios Karaoulis (alle Deltares), Willem Dabekaussen und Wim Dubelaar (beide TNO), Co-Autorinnen und -autoren der Veröffentlichung. Als Grundlage dienten aeroelektromagnetische Daten, die die BGR mit ihrem Hubschraubermesssystem in den Jahren 2014 und 2015 in dem Projekt „FRESHEM Zeeland“ mit den niederländischen Projektpartnern Deltares und TNO gewonnen hatten.
Die BGR führt seit mehreren Jahrzehnten weltweit aerogeophysikalische Messungen mit eigenen Messsystemen durch. Der aktuelle BGR-Hubschrauber „Sikorsky S-76B“ dient als Träger für verschiedene Verfahren der Geophysik und Fernerkundung. Für die Grundwassererkundung eignet sich am besten die Aeroelektromagnetik als Methode. Die elektrische Leitfähigkeit ermöglicht als Parameter Aussagen über Vorkommen und Qualität von Grundwasservorkommen.

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