Gute Mine: Der Bergbau erfindet sich neu

Digitalisierung, Dekarbonisierung, Rekultivierung – der Bergbau erfindet sich neu. Vorneweg die kleinen und mittelständischen Unternehmen aus Deutschland, die mit innovativen Technologien Treiber der Branche sind und neue Jobs schaffen.

April 2022
Autor:innen: Anne Litzbarski, Heiko Stumpf und Melanie Volberg

Der Nachhaltigkeitstrend verändert den Bergbau: Einerseits müssen die Firmen ihre Emissionen senken. Andererseits sorgen neue Technologien für volle Auftragsbücher. © evgenii_v

Der Bergbau verbraucht noch viel zu viel Energie und Wasser, verpestet mit seinen großen, dieselfressenden Maschinen die Luft und vergiftet die Umwelt. Die Gewinne der Konzerne sind immens hoch, das Image ausgesprochen schlecht. Dabei ist die globale Wirtschaft und jeder Einzelne von uns auf den Bergbau angewiesen: Seltene Erden, Eisen, Kupfer und Aluminium werden in einem Windrad verbaut. Ohne Silizium oder Lithium keine Mikrochips oder Batterien – also unter anderem keine Verkehrswende, kein Hightech. Eisen und Stahl sind unverzichtbar, das bequeme Leben, wie wir es gewohnt sind, ist ohne die Ausbeutung von Bodenschätzen nicht vorstellbar. Das ist ein Teil der Wahrheit. Der andere ist: Der Bergbau muss sich neuen Technologien und Geschäftspartnern öffnen und damit nachhaltiger werden – weil natürliche Ressourcen immer knapper werden, die Weltbevölkerung wächst und gleichzeitig der Klimawandel voranschreitet.

Gute Nachricht für deutsche KMU im Bergbau

Für die deutschen im Bergbau tätigen, überwiegend kleinen und mittelständischen Unternehmen ist das eine gute Nachricht. Sie bieten innovative Technologien, die für die Modernisierung des Bergbaus nötig sind. Zum Beispiel wirkten die Entwicklungen beim autonomen Fahren, bei Cloud-Lösungen, Robotik und neuer Sensortechnik auf die Bergbauindustrie und ihre Zulieferer inspirierend, sagt Klaus Stöckmann, stellvertretender Geschäftsführer beim VDMA Mining.

Dafür gibt es auch staatliche Unterstützung: Da die Kohlereviere Regionen im Strukturwandel sind, stehen ihnen die Fördermöglichkeiten der Bund-Länder-Gemeinschaftsausgabe „Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur“ (GRW) zur Verfügung. Um die Innovationsfähigkeiten der Regionen zu stärken, setzen die Programme neben Infrastrukturmaßnahmen auf Spill-over-Effekte aus anderen Branchen.

Nachhaltiger Bergbau: An welchen Stellschrauben muss gedreht werden?

Emissionen

Deutsche Anbieter liefern die Technik, um den ökologischen Fußabdruck von Minen zu verkleinern. Etwa mit automatisierten Förderbändern wie im Rheinischen Revier, insgesamt 300 Kilometern Bandanlagen. Das spart auch den hohen Dieselverbrauch der Transportlaster. Bedüsungsanlagen unterdrücken den Staub. Nachhaltige Unternehmen verbauen Anlagen zur Rauchgasentschwefelung und Staubabschneider. Solche Anlagen filtern nahezu alle schädlichen Emissionen, außer CO2.

Automation

Wartungsroboter übernehmen gefährliche und besonders schwere Arbeiten. Sie tauschen etwa 80 bis 100 Kilo schwere Trommeln in Siebanlagen. So vermieden Betreiber auch mögliche Fehler, sagt Igor Elías, kaufmännischer Leiter des chilenischen Unternehmens Mining Industry Robotic Solutions. Eimerketten räumen Deckschichten ab, Schaufelradbagger schürfen Kohleflöze und Bandanlagen transportieren die Kohle ins Kraftwerk – alles automatisch und ferngesteuert.

Energie

Solar- und Windkraftanlagen können entlegene Bergwerke mit grünem Strom versorgen und so Diesel- oder Erdgas­generatoren ersetzen. Weitere Ansatzpunkte sind grüner Wasserstoff und grünes Ammoniak, etwa um Muldenkipper anzutreiben. Durch Neubau und Modernisierung aller Kraftwerke in der Lausitz und im Rheinischen Revier ist es in den vergangenen 20 Jahren gelungen, den Wirkungsgrad auf mehr als 40 Prozent zu steigern. Auch das spart tonnenweise CO2.

Rekultivierung

Deutsche Unternehmen befassen sich schon zu Beginn des Abbaus mit Rekultivierung, weil sie gesetzlich dazu verpflichtet sind. Sie bereiten den Boden so auf, dass er für die Landwirtschaft wieder nutzbar ist. Auch entstehen Wälder oder Seenlandschaften für den Tourismus. Hier ist das Know-how von speziell ausgebildeten Ingenieuren, Landschaftsplanern, Landwirten, Geo- und Biologen gefragt. Der Kohleausstieg vieler Länder bietet die Chance für deutsche Unternehmen, die jahrzehntelang erprobte Technik weltweit zu exportieren.

Recycling

Schlacke aus Bergwerken landete früher bestenfalls im Straßenbau. Heute untersuchen Forscher, wie sich zum Beispiel Indium und Gallium aus Elektronikschrott recyceln lassen. Deutsche Bergwerksbetreiber reinigen Abraumschlamm – ein Spezialist ist etwa die Firma Gea.

Vernetzung

Drohnen erstellen 3-D-Karten und helfen bei der Planung von Sprengungen. Ferngesteuerte Abbaumaschinen richten ihr Tempo nach den Preisen an der Energiebörse, nach Windgeschwindigkeit und Sonneneinstrahlung. Bergbaumaschinen erhalten automatische Sicherheits-Updates und warnen von sich aus über Internet, wenn ihre Filter ausgetauscht werden müssen. Die Plattform Timining baut digitale Nachbildungen von Minen, an denen Experten Probleme simulieren.

Die Bergbaubranche erfindet sich völlig neu

Denn der Bergbau ist längst dabei, sich zu modernisieren. In abseits der Zentren gelegenen Rohstoffminen der Welt wie Australien bewegen sich Laster, Bagger und Züge inzwischen weitgehend ohne Fahrer – gesteuert per Bildschirm und Joystick von Technikern, die mehrere Tausend Kilometer entfernt in einem klimatisierten Büro sitzen. Sie kontrollieren auf diese Weise das Ballett der Schwerstlaster, Sprengbohrungen und Verladungen. In den modernen Bergbauländern besitzen Maschinen Sensorsysteme, um nicht aufeinanderzufahren. Und auch die Arbeiter tragen Sensoren, um Gesundheitsparameter zu kontrollieren. Drohnen sind eine weitere Hilfe, um den Bergbau für die Menschen sicherer zu machen: Sie erstellen 3-D-Karten über die Bergbaugebiete und messen Erdschichtbewegungen. Wenn es um Sicherheit im Bergbau geht, sind Drohnen nicht mehr wegzudenken, stellt eine Studie des Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) an der RWTH Aachen aus dem Jahr 2020 fest. Nach einer Sprengung, wenn die Lage gefährlich ist, schicke man die Drohnen. Roboter entnehmen Wasserproben auch in entlegenen oder unwirtlichen Gegenden und sind einsatzbereit, wenn giftige Gase unter Tage austreten.

Diese und andere neue Technologien sorgen bereits für Einsparungen, Produktivitäts- und Sicherheitsfortschritte. Aber es stehen noch größere Veränderungen bevor – Veränderungen, die weit über die Optimierung des Betriebs hinausgehen. Die Boston Consulting Group meint sogar, dass aufkommende digitale Technologien wie künstliche Intelligenz (KI) und das Internet der Dinge (IoT) sowie neue biologische Technologien „die Branche auf fast unvorstellbare Weise revolutionieren“ werden. Mit genetisch manipulierten Bakterien oder Nanobots etwa, die auf molekularer Ebene Rohstoffe voneinander trennen ohne zugesetzte Chemikalien. Mit Tiefseerobotern, die unter Wasser Rohstoffe gewinnen. Mit einem in Echtzeit ablaufenden Angebots- und Nachfragemanagement. Mit einer wasserneutralen Verarbeitung, die Wasser- und Gülleteiche überflüssig macht. In Zukunft sollten Roboter so programmiert werden, dass sie Erze an Ort und Stelle extrahieren – das Zerkleinern und umweltschädliche Entlaugen entfällt.

Deutsche Zulieferer suchen Alternativen

Bestehende Geschäftsmodelle und die traditionellen Rollen und Beziehungen zwischen Bergbauunternehmen und ihren Kunden, Lieferanten und sogar Wettbewerbern lösten sich auf, so die Unternehmensberater. „Die deutsche Bergbauindustrie hat sich stetig erneuert“, bestätigt Peter von Hartlieb von Energy Engineers, ein Urgestein der Branche und lange für die Energieagentur NRW tätig. Kleine und mittelständische Unternehmen der Bergbaubranche müssen sich diversifizieren und internationalisieren. Ein Beispiel für Nachhaltigkeit ist die Diversifizierung des Unternehmens Fluid Competence in Kamen. Dort entwickeln die Mitarbeiter mineralölfreie Hydraulikflüssigkeiten, die sich in 28 Tagen um bis zu 99 Prozent abbauen.

Australien liefert dafür anschauliche Praxis: Hier im Land mit einer der geringsten Bevölkerungsdichte der Welt graben sich gewaltige Minenkomplexe in die trockene Outback-Landschaft. Zur Bewegung der Gesteinsmassen benötigen diese vor allem eines: schweres Gerät. Die Muldenkipper sind Minengiganten und erreichen eine Höhe von mehr als acht Metern – so groß wie ein dreigeschossiges Wohnhaus. Sie verbrauchen pro Stunde 170 Liter. Der Minenbetrieb läuft rund um die Uhr, über ein volles Jahr schlucken die Motoren der Kolosse deshalb Unmengen an Dieselkraftstoff. Das soll sich in Zukunft ändern. Fortescue Metals, der drittgrößte Eisenerzproduzent des Landes will mittelfristig die gesamte Bergbauflotte dekarbonisieren und so den Verbrauch von jährlich rund 400 bis 450 Millionen Litern Diesel einsparen.