Newsletter 2021/04 vom 15.12.2021

Neue Rohstoffrisikobewertung zu Graphit

Als bedeutendes Anodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien für die Elektromobilität kommt Graphit eine zentrale Bedeutung bei der Umsetzung der Verkehrswende zu. Hierbei kommen sowohl synthetischer als auch natürlicher Graphit zum Einsatz. Die neu veröffentlichte Rohstoffrisikobewertung für Graphit der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) in der BGR gibt einen Marktüberblick über beide Graphittypen und beleuchtet neben der aktuellen Angebots- und Nachfragesituation auch die zukünftige Verfügbarkeit sowie Diversifizierungsmöglichkeiten.
Nach aktuell vorliegenden Daten beläuft sich die jährliche Produktion von natürlichem Graphit auf 1,67 Millionen Tonnen (2019), bei synthetischem Graphit sind es 1,57 Millionen Tonnen (2018). Aufgrund der stark steigenden Nachfrage – insbesondere durch Batterieanwendungen – wird laut DERA-Prognose im Jahr 2030 ein zusätzliches Angebot von insgesamt bis zu 2,35 Millionen Tonnen Graphit zur Verfügung stehen. Größter Produzent von Graphit und zugleich wichtigster Akteur bei der für den Batteriemarkt relevanten nachgelagerten Wertschöpfungskette ist zurzeit China. Die weiterhin hohe Marktkonzentration auf China – vor allem bei der Weiterverarbeitung zu batterietauglichen Spezifikationen – wird den Markt auch weiterhin vor große Herausforderungen stellen, so das Fazit der Studie.

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Erfolgreiche Svalbard-Expedition: 1.500 Kilogramm Gesteinsproben

Einen Monat lang forschten Geologinnen und Geologen der BGR gemeinsam mit einem internationalen Team auf den Inseln Spitzbergen und Nordaustlandet im norwegischen Svalbard-Archipel. Im Fokus der Polarexpedition „CASE 22-Nordaustlandet“, an der Forscherinnen und Forscher aus Deutschland und den USA teilnahmen, standen Untersuchungen zur geologischen Entwicklungsgeschichte der Inselgruppe. Svalbard hat sich im Verlauf der letzten 550 Millionen Jahre aufgrund der Kontinentaldrift von der südlichen Hemisphäre in die heutige Position 1.200 Kilometer südlich des Nordpols bewegt. Bei den Forschungsarbeiten im Rahmen des Arktisprogramms CASE geht es u. a. um die Frage, mit welchen anderen Kontinenten der Archipel ursprünglich einmal verbunden war.
Mit der diesjährigen Expedition wurden bereits 2019 begonnene Untersuchungen fortgesetzt. Als Basislager diente dem Forschungsteam ein Schiff. Auf diese Weise gelang es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, im Norden von Svalbard ein komplettes Probenprofil für thermochronologische Untersuchungen zur Bestimmung der Hebungsgeschichte dieses Gebietes am Rande des Polarmeeres zu nehmen. Insgesamt brachten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer etwa 1500 Kilogramm Probenmaterial von der Expedition mit, das jetzt ausgewertet werden muss. Es ist geplant, die Forschungen in den nächsten Jahren im Rahmen einer weiteren Schiffsexpedition fortzusetzen.

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Hubschrauber-Messflüge im Raum Finsterwalde

Die BGR hat mit weiteren geophysikalischen Messflügen im Raum Finsterwalde (Brandenburg) ihre Pilotstudie zu Bergbaufolgen in der Lausitz fortgesetzt. Mit Hilfe einer am BGR-Hubschrauber befestigten Flugsonde konnten Informationen über elektrische und magnetische Eigenschaften des Erduntergrundes gewonnen werden. Das Messgebiet umfasste die „Finsterwalder Restlochkette“, eine Gruppe von ehemaligen Braunkohletagebauen südlich der Stadt. Bereits im Mai hatte die BGR an gleicher Stelle erste aerogeophysikalische Untersuchungen durchgeführt. Die Studie erfolgt in Zusammenarbeit mit der Lausitzer und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft (LMBV) und in Absprache mit dem Landesamt für Bergbau, Geologie und Rohstoffe Brandenburg (LBGR).
Die wissenschaftlichen Arbeiten finden vor dem Hintergrund des in Gründung befindlichen Forschungs- und Entwicklungszentrums Bergbaufolgen (FEZB) in Cottbus statt. Das FEZB ist eine geplante neue Einrichtung der BGR zur Förderung der nachhaltigen Gestaltung von Bergbaufolgelandschaften. Im Fokus des FEZB stehen Forschungsthemen in den Bereichen Grundwasser und Boden, Sanierungsbergbau, Geotechnik und Umwelt-Monitoring. Die bei der Messkampagne gewonnenen Daten liefern zur Rehabilitation ehemaliger Gebiete des Lausitzer Braunkohletagebaus großräumige Informationen über die Grundwasserleiter – insbesondere mit Blick auf Fragen zur Mineralisation, Tiefe, Mächtigkeit und Deckschicht.

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Fachtagung von BGR und BGE zu subglazialen Rinnen

Die BGR und die Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) haben eine zweitägige Fachkonferenz zum Thema „Subglaziale Rinnen“ veranstaltet. An der Konferenz nahmen 200 internationale Expertinnen und Experten teil. Hintergrund war die Frage, wie sich mögliche künftige Eiszeiten und insbesondere das Abschmelzen der Gletscher am Ende einer Eiszeit auf den Untergrund auswirken. Die dabei entstehenden subglazialen Rinnen und ihre Erosionswirkung standen im Mittelpunkt mehrerer Vorträge und Diskussionen. Die Forschung zu dieser Thematik ist wichtig, um die Sicherheit eines möglichen Endlagers für hochradioaktive Abfälle bewerten zu können.
Die Konferenz zeigte, dass das Wissen um glaziale Rinnensysteme bereits sehr umfangreich ist. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer konnten sich ein Bild über den Forschungsstand und aktuelle Projekte machen. Forschungsfragen vor dem Hintergrund des Standortauswahlverfahrens betreffen aus Sicht der BGE vor allem die Frage, wie tief solche subglazialen Rinnensysteme mit Blick auf künftige Eiszeiten werden könnten, oder ob es eine sichere Tiefe geben kann. Für die BGR stellt sich zudem die Frage, in wie weit sich subglaziale Rinnensysteme der Vergangenheit und der Zukunft gegenseitig beeinflussen können. Die Abschlussdiskussion beschäftigte sich u. a. auch mit dem Thema, ob und wie alle Wissenslücken geschlossen werden können, und wie viel Ungewissheit eine lokale Bevölkerung aushalten kann.

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BGR leitet Projekt zu Lithium-Potenzialen in Deutschland

Die BGR koordiniert einen fachübergreifenden Forschungsverbund, der Grundlagen für eine Rohstoffstrategie zur Lithiumgewinnung aus Thermalwasser in Deutschland entwickeln soll. Auftraggeber des Projekts „Li+Fluids“ ist das Bundeswirtschaftsministerium. Zum Forschungsverbund gehören neben der BGR die Fraunhofer Einrichtung für Energieinfrastruktur und Geothermie (IEG) und das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT).
Das Projekt beinhaltet mehrere Teilvorhaben, um die wirtschaftlichen, geologischen und technischen Bedingungen für eine Lithiumextraktion aus hydrothermalen Wässern präzise beurteilen zu können. Dazu gehören u. a. eine Potenzialstudie für Deutschland, eine Bewertung der bisher bekannten Extraktionsverfahren, Untersuchungen zu Lithiumfreisetzungsraten aus Tiefengesteinen und eine Nutzwertanalyse zur Gewinnung von Lithium aus hydrothermalen Fluiden.

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BGR präsentierte Ergebnisse des aktuellen Georisiko-Projekts in Pakistan

Bei den „German Days“ aus Anlass des 70-jährigen Bestehens der Beziehungen zwischen Deutschland und Pakistan in Lahore stellte die BGR die bisherigen Ergebnisse ihres Projekts „Förderung der Resilienz gegenüber Naturgefahren in Pakistan“ vor. Die BGR führt das Vorhaben gemeinsam mit der „National Disaster Management Authority“ Pakistans im Rahmen der Technischen Zusammenarbeit im Auftrag des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) seit Beginn 2021 durch. Ziel des Projekts ist es, die Ergebnisse von Risikoanalysen zu verschiedenen Naturgefahren in die Raumplanung des asiatischen Landes zu integrieren. Neben der BGR präsentierten sich bei der Veranstaltung u.a. weitere Durchführungsorganisationen der deutschen Entwicklungszusammenarbeit wie die Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) sowie deutsche Firmen.
Die BGR engagiert sich seit 1975 im Rahmen der Entwicklungszusammenarbeit in Pakistan und hat seitdem in verschiedenen Projekten unterschiedliche geowissenschaftliche Schwerpunkte in den Bereichen Rohstoffe, Grundwasser und Georisiken bearbeitet. Vor diesem Hintergrund war die BGR auch bei einer Festveranstaltung in der pakistanischen Hauptstadt Islamabad aus Anlass des 60-jährigen Bestehens der deutschen Entwicklungszusammenarbeit mit Pakistan vertreten, an der auch der Deutsche Botschafter in Pakistan, Bernhard Schlagheck, teilnahm.

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BGR macht geologische Datenschätze der AWZ öffentlich

Mit Inkrafttreten des Geologiedatengesetzes (GeolDG) Mitte 2020 wurden die Weichen neu gestellt, um einen Großteil der Daten von geologischen Untersuchungen des Untergrundes aus den Archiven zu befreien. Das Gesetz hat der BGR die Aufgabe übertragen, sämtliche Untersuchungsdaten aus Forschung und Privatwirtschaft, die zur Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) vorhanden sind, dauerhaft vorzuhalten sowie der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen.
Dieser Aufgabe kommt die BGR nun im ersten Schritt nach, indem sie die Nachweisdatensätze von Bohrungen der Öl- und Gasindustrie, Laborproben und seismischen Untersuchungen im Internet über den Geoviewer der BGR veröffentlicht. Nutzerinnen und Nutzer können bei Interesse die zugehörigen Fachdaten anfordern. Zukünftig werden diese per Datendownload bereitgestellt. Darüber hinaus sind die Daten auch im eigenen GIS über den interoperablen Geodatendienst nutzbar.

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GeoKarlsruhe: BGR präsentiert Daten einer neuen Infraschall-Messung

Die BGR hat auf der internationalen geowissenschaftlichen Konferenz GeoKarlsruhe die ersten Daten einer neuen Untersuchung zum Einfluss von Windenergieanlagen (WEA) auf Infraschall-Messstationen zur Überwachung des Internationalen Kernwaffenteststoppvertrages (CTBT) vorgestellt.
Die Messungen wurden gemeinsam von der BGR und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) über mehrere Wochen an zwei Windparks in Niedersachsen bzw. Sachsen-Anhalt durchgeführt. Die Registrierung des Infraschalls erfolgte jeweils an sieben Messstellen entlang eines 3,5 Kilometer langen Profils. Infraschall-Signale entstehen im Wesentlichen als Wechselwirkung zwischen Turm und Rotorblatt der WEA als impulsartige Druckschwankungen, die sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft ausbreiten. Gemessen wurde mithilfe von hochempfindlichen Mikrobarometern, wie sie von der BGR bei der CTBT-Überwachung in der Station IS26 im Bayerischen Wald eingesetzt werden. Voraussetzung zur Erfüllung dieser Aufgabe ist ein Betrieb der Infraschall-Station ohne störende externe Einwirkungen.
Die bisher vorliegenden Daten der Infraschall-Messkampagne sind auf der Internetseite der BGR frei zugänglich. Auf diese Weise erhalten Interessierte die Möglichkeit, eigene Untersuchungen vorzunehmen. Auf einem wissenschaftlichen Workshop im nächsten Jahr sollen alle Ergebnisse öffentlich diskutiert werden.

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KI berechnet Mechanismus von Erdbeben in kürzerer Zeit

Die BGR und die Universität Potsdam haben in einem Projekt eine neue Methode entwickelt, mit der die Quelle eines Erdbebens innerhalb weniger Sekunden nach Auftreten des Ereignisses bestimmt werden kann. Möglich wird dies durch Nutzung künstlicher Intelligenz (KI). Die seismischen Wellen eines Erdbebens werden dabei in ein neuronales Netzwerk eingespeist, das auf Grundlage von Millionen generierter Seismogramme in kürzester Zeit automatisch errechnet, wo und auf welche Weise sich das tatsächliche Erdbeben ereignet hat.
Die Methode wurde im Rahmen des BGR-Projekts SEIGER und eines Verbundprojektes an der Universität Potsdam entwickelt, dessen Ziel das Monitoring der Seismizität von Geothermie-Anlagen im Oberrheingraben ist. Dabei nutzte das Wissenschaftlerteam in einem Test Big Data-Anwendungen auf Basis von realen Seismometer-Daten, die im Umfeld eines geothermalen Feldes in Kalifornien aufgezeichnet wurden. Anschließend fütterten die Forscher ihre Rechner mit den seismischen Daten aus dem Oberrheingraben. Der Erfolg: Mit Hilfe der künstlichen Intelligenz lag eine genaue Auswertung von Ort, Tiefe und Mechanismus einzelner seismischer Ereignisse rund um die Geothermie-Anlagen innerhalb von wenigen Sekunden vor. Bisher dauerten solche detaillierten Auswertungen mit herkömmlichen Analysemethoden mitunter einige Stunden.
Die Ergebnisse der bisherigen Arbeit hat das Wissenschaftlerteam jetzt im „Journal of Geophysical Research: Solid Earth“ veröffentlicht. Als nächstes planen die Forscher, die KI-Anwendung standardmäßig in das operative Monitoring ihres Projekts einzubauen.

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Erfolgreich qualifiziert

Auch im Jahr 2021 gab es in der BGR eine Reihe erfolgreicher Qualifikationen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern.
Dr. Britta Bookhagen, Leiterin des neuen Arbeitsbereichs „Recyclingrohstoffe“ der Deutschen Rohstoffagentur in der BGR promovierte an der Fakultät für Erdwissenschaften der Universität Wien. In ihrer Doktorarbeit zum Thema „Metallische Rohstoffe in Smartphones“ untersuchte sie die genauen metallischen Gehalte und deren Rohstoffherkunft sowie das Recyclingpotenzial.
Dr. Andreas Steinberg aus dem BGR-Fachbereich „Erdbebendienst des Bundes, Kernwaffenteststopp“ schloss die Promotion an der Christian-Albrechts-Universität Kiel ab. Das Thema seiner Doktorarbeit am Institut für Geowissenschaften in der Abteilung Geophysik: „Entwicklung von Methoden zur verbesserten Modellierung komplexer Erdbebenbrüche durch Kombination seismologischer und geodätischer Daten“.