Wellmer & Becker-Platen, 1999 Mit der Erde leben: Beiträge Geologischer Dienste zur Daseinsvorsorge und nachhaltiger Entwicklung

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1 Rohstoffe der Erde: Herbstsemester 2010 Rohstoffe der Erde 22. Sept.: Vorstellung der Dozierenden (RK, CH, FS, WL) 29. Sept.: Ressourcen der Welt und Bedeutung für die Schweiz (RK) 6. Okt.: Energierohstoffe Einführung (WL) 13. Okt.: Energierohstoffe Oel und Gas (WL) 20. Okt.: Energierohstoffe Kohle und CO2-Entsorgung (WL, RK) Dez.: Nichtmetallische Rohstoffe Steine & Erden (FS, RK) 15. Dez.: Nichtmetallische Rohstoffe Baustoffe (RK) Dr. Rainer Kündig Schweizerische Geotechnische Kommission ETH-Zentrum 8902 Zürich Etwa ein Viertel der Menschheit verbraucht etwa drei Viertel aller Rohstoffe. Seit dem zweiten Weltkrieg hat die Menschheit mehr Rohstoffe verbraucht als in der gesamten Geschichte davor. Wellmer & Becker-Platen, 1999 Mit der Erde leben: Beiträge Geologischer Dienste zur Daseinsvorsorge und nachhaltiger Entwicklung «In Zeiten des Verfalls gruben die Herrscher nach Mineralen. Sie schürften nach Erz und bauten Jade ab [...] Sie schmolzen Bronze und Eisen; also konnte nichts mehr gedeihen» Lao-Tse, ca. 500 v. Chr. «Durch Schürfen nach Erz werden die Felder verwüstet, Wälder und Haine werden umgehauen, denn man bedarf zahlloser Hölzer [...] Dadurch werden Vögel und andere Tiere ausgerottet [...] Die Erze werden gewaschen, dadurch aber werden die Bäche und Flüsse vergiftet [...] So ist vor aller Augen klar, dass beim Schürfen mehr Schaden als Nutzen entsteht» Georg Agricola, ?

2 Mineralische Rohstoffe sind das Fundament der Wirtschaft... Weise genutzt, schaffen Rohstoffe Wohlstand, Arbeit, eine lebenswerte soziale und natürliche Umwelt, und Frieden... Leider gibt es zu viele Regionen und Länder, wo der Rohstoffreichtum geradezu das Gegenteil bewirkt... Mit dem Rückgang der Bergbaubetriebe in Mitteleuropa gibt es für Studierende, Dozenten und Anwender der Geowissenschaften immer weniger direkte Kontakte mit Rohstofflagerstätten und aktivem Bergbau... Viele werden aber im Laufe ihres Berufslebens mit lagerstättenkundlichen Fragen konfrontiert sein sei es in der Landesplanung, bei Genehmigungsverfahren, Umweltverträglichkeitsprüfungen, bei der Sanierung von Altlasten, bei der Einschätzung geogener Schadstoffe, oder bei der Entsorgung klimaschädlicher, radioaktiver oder toxischer Abfälle... Hinweis: Skript/Folien etc. wo?

3 Rohstoffe: Wirtschaft & Gesellschaft / Sicherung & Nachhaltigkkeit Quelle: Umwelt Perspektiven, Nr. 3, Juni 2007 Artikel: Es ist (noch) Zeit zum Handeln!

4 Quelle: NZZ Fokus, Rohwaren. Nr. 35 März 2008 Quelle: NZZ 16, April 2009

5 Lagerstätten? Lagerstätten nennt man jene natürlichen Anhäufungen nutzbarer Minerale und Gesteine, die nach Grösse und Inhalt für eine wirtschaftliche Gewinnung in Betracht kommen. Mineral- und Gesteinskörper, die zu klein oder zu arm sind, um jemals abbauwürdig zu sein, nennt man Vorkommen. > wertvolle Gesteine > lokal überdurchschnittliche Anreicherungen von Stoffen in der Erdkruste Anreicherungsfaktoren: Ø Eisengehalt in Kruste: 4.3% ---> Eisenlagerstätte mit ca. 60% ---> Faktor 15 Ø Kupfergehalt in Kruste: % ---> Kupferlagerstätte mit ca. 1% ---> Faktor 400 Ø Goldgehalt in Kruste: g/t ---> Goldlagerstätte mit ca. 10 g/t ---> Faktor 5000 Ursachen der Stoffanreicherung: dynamische Interaktion von Kern, Mantel und Kruste der Erde ---> Lagerstättenbildung sowie der Hydro-, Bio- und Atmosphäre. Entstehung der Lagerstätten: komplexes Zusammentreffen unterschiedlicher ---> lagerstättenbildendes System Randbedingungen und Prozesse Mineralische Rohstoffe: > Definition - Wirtschaftliche Bedeutung Feste, flüssige und gasförmige Minerale und Mineralgemische, die in bergbaulichen Betrieben, Fördereinrichtungen oder Hüttenwerken gewonnen werden. Materialien, die sich im Laufe der Erdgeschichte durch geologische Prozesse bildeten (Anreicherung bestimmter Stoffe) und sich in geologischen Zeiträumen (Jahrmillionen) erneuern. Erze: für Metallgewinnung. Sulfide, Elemente, Karbonate, Oxide, Silikate Energierohstoffe: Kohle, Erdöl, Erdgas, Ölschiefer, Teersand Industriemineralien: (monomineralisch) z.b. Asbest, Glimmer, Graphit, Quarz, Kaolin, Schwefel, Pyrit, Fluorit, Talk, Baryt, Phosphat, Magnesit Steine und Erden: (polymineralisch, Fest- und Lockergesteine) z.b. Basalt, Bauxit, Sandstein, Tone, Mergel, Kalk > Bodenschätze

6 Mineralvorräte Reserven Ressourcen Reserven: Mengen, eines Rohstoffes, die mit grosser Genauigkeit erfasst wurden und mit den derzeitigen technischen Möglichkeiten wirtschaftlich gewonnen werden können. Teilweise wird die Bezeichnung «reasonably assured resources» verwendet. Gebräuchliche Synonyme sind: bauwürdig ausbringbare Reserven, sicher (und wahrscheinlich) gewinnbare Vorräte. Ressourcen: Mengen, eines Rohstoffes, die entweder nachgewiesen, aber derzeit nicht wirtschaftlich und/oder technisch gewinnbar sind, plus die Mengen, die auf Basis geologischer Indikatoren geologisch noch erwartet werden und mittels Exploration nachgewiesen werden können. Bei Kohlenwasserstoffen wird dabei nur der als gewinnbar eingeschätzte Teil berücksichtigt. Bei Kohle sind es in-situ Mengen, d.h. die Gesamtmenge unabhängig von ihrer Gewinnbarkeit. Gesamtressourcen: Die Gesamtmenge aus Reserven plus Ressourcen. Wirtschaftlichkeitsgrad Reserven t Cu Heute wirtschaftlich Heute bekannt Resource Base t Cu Ressourcen t Cu Heutige Technik Abnehmender geologischer Bekanntheitsgrad Reserven sind nicht eine feste Quantität! Sie reflektieren in erster Linie Ausmass und Intensität geologischer Exploration: d.h. Umwandlung von Ressourcen zu Reserven, und von Resource-Basis (heute technisch noch nicht verwertbare Vorräte) zu Ressourcen (Zahlen für Kupfer nach Tilton & Lagos, 2007 und USGS; ähnliche Schätzung nach anderem Ansatz: Wilkinson and Kesler, 2007)

7 F o s s i l e (Statische) Reichweite von (klassischen) Energierohstoffen E n e r g i e r o h s t o f f e Quellen: Gesamtverband des deutschen Steinkohlebergbaus, Jahresbericht 2009 und BGR (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover; Energierohstoffe 2009 Mineralvorräte Reserven Ressourcen Lagerstätte / Rohstoffgewinnung Sicherheitsgrad des Nachweises (lagerstättenkundliche Bewertung) Gewinnbarkeit (technische Bewertung) Bauwürdigkeit/Abbauwürdigkeit (wirtschaftliche Bewertung) - sicher vorhanden - wahrscheinlich vorhanden - möglicherweise vorhanden - mit heutiger, resp. absehbarer Technik gewinnbar - mit zukünftiger Technik gewinnbar - voll abbauwürdig - bedingt abbauwürdig z.b. verbesserte Kosten/Nutzen - nicht abbauwürdig (auf absehbare Zeit)

8 Dreiachsige Klassifikation mineralischer Ressourcen in den Vereinten Nationen (UN Economic and Social Council, 1997) Sichtbare (sichere) und wahrscheinliche Reserven sowie indizierte Ressourcen eines Erzganges (schraffiert = bereits abgebaut) Quelle: W. L. Pohl (2005): Mineralische und Energie-Rohstoffe. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung. Rolle der Geowissenschaftler(innen) bei der Erschliessung von Lagerstätten Prefeasibility-Studie Abschätzung der Wirtschaftlichkeit eines Vorkommens auf der Basis von Explorationsergebnissen unter Verwendung von Kostendaten aus vergleichbaren Projekten. Feasibility-Studie Analyse der Durchführbarkeit, der Rentabilität und der Finanzierungsmöglichkeiten eines Rohstoffprojektes auf der Basis umfassender Explorationsdaten, konzipierter Gewinnungstechnologie (Engineering) und detaillierter Marktstudien. Quelle: W. Gocht (1983): Wirtschaftsgeologie und Rohstoffpolitik, Springer Verlag.

9 Mineral resources & statistics... e.g. British Geological Survey (Web) Karte der Vorkommen mineralischer Rohstoffe in der Schweiz (1:200ʻ000; SGTK)

10 NZZ NZZ

11 Mengenmässige und wertmässige Rangfolge der wichtigsten mineralischen Rohstoffe dunkle Felder: Weltproduktion verschiedener Wirtschaftsgüter (1983) helle Felder: jeweils dazugehörige ökologische Rucksäcke* * die bei der Gewinnung von Mineralen notwendigerweise mitbewegten Massen. Die «Rucksäcke» stellen Mittelwerte dar, da sie von geologischen Verhältnissen und Technologien abhängen. nach Schmidt-Bleek, 1993: Wie viel Umwelt braucht der Mensch..., Birkhäuser Verlag

12 Die von Menschen bewegten Massen übertreffen die von der Natur durch Abtragung, Verwitterung und Transport durch Wind, Wasser und Eis verlagerten Massen inzwischen deutlich. Von der Natur bewegte Massen Kontinentale Kruste 1,2 Mia. m 3 /Jahr Sedimenttransport 4,5 Mia. m 3 /Jahr Gesteinserosion 26,4 Mia. m 3 /Jahr Summe: 32,1 Mia. m 3 /Jahr Vom Menschen bewegte Massen Häusliche Abfälle 1 Mia. m 3 /Jahr Baggergut 1 Mia. m 3 /Jahr Klärschlämme 3 Mia. m 3 /Jahr Mineralgewinnung 11,8 Mia. m 3 /Jahr Ökologische Rucksäcke* 42,7 Mia. m 3 /Jahr Summe: 59,5 Mia. m 3 /Jahr * (angenommene Dichte = 2 t/m 3 ) FÖRSTNER, 1994, ergänzt

13 Quelle: BGR, Hannover, Tätigkeitsbericht