Das Wachstum der Weltbevölkerung und die Energiewende verursachen sowohl einen drastischen Anstieg im Rohstoffeinsatz als auch den Einsatz von neuen Rohstoffen, die bisher nicht oder nur im geringen Umfang gewonnen wurden. Auch die Optimierung der Kreislaufwirtschaft kann die Nutzung von Primärrohstoffen nicht vollständig ersetzen. Eine mögliche neue Rohstoffquelle stellen magmatisch-hydrothermale Lagerstätten, die in flachmarinen Inselbögen gebildet und häufig als hybride epithermale-vulkanogene Massivsulfidlagerstätten klassifiziert werden, dar. Solche Lagerstätten sind an Edelmetallen (Ag, Au), Buntmetallen (Cu, Pb and Zn) und Technologiemetallen (As, Bi, Ga, Ge, Hg, Sb, Se, Te und Tl) angereichert. Obwohl diese Lagerstätten eine mögliche Alternative darstellen, ist ihre Genese nicht gut verstanden.Die ungelöste Frage ist, woher die Elemente, die in der Lagerstätte angereichert sind, kommen. Entgasen vulkanischer Schmelze und magmatische Differentiation sind effektive Mechanismen für die Mobilisierung von Metallen in Inselbögen. Eine alternative Quelle könnte aber auch die von Meerwasser durchströmte Kruste sein. Wir wollen ein aktives Hydrothermalsystem studieren, um diese alternativen Metallquellen zu untersuchen und den Pfad der hydrothermalen Fluid aufzudecken. Der flachmarine Kolumbo Vulkan liegt im < 5 Millionen Jahre alten Inselbogen der Ägäis in Griechenland. Dieser Vulkan hat ein aktives Hydrothermalsystem, das eine polymetallische Anreicherung von As, Ag, Au, Hg, Sb und Tl in Massivsulfiden bildet. Dieses System ist eines der wenigen, das eine hybride epithermale-vulkanogene Massivsulfidmineralisation an einem Kontinentalrand bildet.Grundgebirge als mögliche Metallquelle ist in den Ägäischen Inseln aufgeschlossen und kann direkt untersucht werden. Die Ägäis stellt also ein perfektes natürliches Labor dar, das sowohl erlaubt, die Nebengesteine zu untersuchen, als auch direkt das hydrothermale System bzw. die rezente Mineralisation am Meeresboden. Dies ermöglicht eine Studie des gesamten Hydrothermalsystems von der Quelle der Metalle und Fluide bis zur Mineralisation. Mineralisierte Schlote, vulkanische Gesteine und Grundgebirge werden intensiv mit modernen Methoden und in situ Analyse untersucht und die Ergebnisse mit Daten aus der numerischen Modellierung verglichen. Dieses Projekt schafft einen neuen wissenschaftlichen Maßstab, da es einen holistischen Ansatz verfolgt, ein aktives Hydrothermalsystem am Kontinentalrand zu beschreiben. Die Problemstellung passt zu den Fragestellungen, die im SPP „DOME“ aufgeworfen werden und wird einzigartige Daten zu diesem Hydrothermalsystem liefern. Der einzigartige Datensatz wird nicht nur zu einem besseren Verständnis des Kolumbosystems führen sondern auch auf andere und fossile Systeme übertragbar sein.
In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.
Antimon (Sb) ist ein "kritisches" Element. In Form von Stibnit (Sb2S3) ist Sb in verschiedenen Arten von Lagerstätten stark konzentriert: - Epithermale Erzgänge - heiße Quellvorkommen, einige Porphyr- und Molybdänvorkommen - orogenem Gold oder sed. Gold vom Carlin-Typ - hydrothermale Quarz-Stibnit-Adern, die in Sedimenten vorkommen- einige SEDEX-Typen - oder massiver metasomatische Karbonatersatz In einigen Vorkommen ist die Stibnitmineralisierung auch mit beträchtlichen Konzentrationen von Au, Hg, Ag, Sn, W oder Buntmetallen verbunden (z. B. Gumiel und Arribas 1987; Dill 1998; Peng et al. 2002; Wagner und Boyce 2003; Hagemann und Lüders 2003; Yang et al. 2006; Buchholz et al. 2007; Bortnikov et al. 2010; Voudouris et al. 2019; Pohl, 2020). Höhere durchschnittliche Sb-Konzentrationen von etwa 5 ppm werden aus Schwarzschiefer berichtet (Ketris und Yudovich 2009), und daher kann die Alteration von Schwarzschiefer eine potenzielle Quelle für Sb in hydrothermalen Quarz-Stibnit-Lagerstätten darstellen (z. B. Wagner und Boyes 2003, Sosnicka et al. 2021). Stibnitlagerstätten sind auch mit felsischen magmatischen Gesteinen verbunden. In diesem Fall ist nicht immer klar, ob die Sb-Anreicherung direkt auf magmatische Fluide oder hydrothermale Alterationsprozesse zurückzuführen ist (Krolop et al. 2018). Frühere Sb-Isotopendaten an Stibnit zeigten, dass die 123Sb/121Sb-Verhältnisse in Stibnit aus verschiedenen Vorkommen ein Mittel zur Entschlüsselung der Quelle(n) von Stibnitlagerstätten sein können (Zhai et al. 2021 und Referenzen darin). Die meisten Schlussfolgerungen über die Sb-Isotopenfraktionierung, die bisher gezogen wurden, ruhen auf beobachteten Verschiebungen einiger d123Sb-Werte innerhalb einer Lagerstätte oder eines Erzes sowie auf experimentellen Daten zu Sb(III)-Sb(V)-Redoxreaktionen (z. B. Lobo et al. 2012; Dillis et al. 2019). Der Transport von Sb(III) in hydrothermalen Fluiden bei hohen Temperaturen ist abhängig vom ph-Wert und der Sulfidkonzentration im Fluid und erfolgt in Form von HS- oder OH-Komplexen (z. B. Krupp 1988; Olsen et al. 2019), während Sb-Chlorid-Komplexe nur in stark salzhaltigen, sauren Fluiden stabil sind (z. B. Obolensky et al. 2007). Die Abhängigkeit der Sb-Isotopenfraktionierung in Stibniten, die entweder aus Solen oder aus salzarmen Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen ausgefällt wurden, ist jedoch bisher nicht untersucht worden. Da Stibnit eine extrem gute Transparenz im nahen IR-Licht aufweist (Lüders 2017), können Flüssigkeitseinschlüsse in Stibnit mit Hilfe der IR-Mikrothermometrie routinemäßig untersucht und Informationen über T-x der Stibnit-bildenden Flüssigkeiten gewonnen werden. Die genaue Untersuchung der Sb-Isotopensystimatik in Stibnit in ausgewählten Erzlagerstätten in Kombination mit mikrothermometrischen Daten von Stibnit-haltigen Fluideinschlüssen wird neue Erkenntnisse über die Anwendbarkeit des Sb-Isotopensystems für Fragen im Kontext mit der Erforschung von Erzlagerstätten liefern.
Ein Massensterben der Herzmuschel, das im Sommer 1976 begann und auch in den folgenden Jahren nicht zum Stillstand kam, ist Gegenstand folgender Untersuchungen: a) Populationsentwicklung an vier Terminstationen; b) Belastung mit Pestiziden und Buntmetallen; c) quantitative Belastung mit Parasiten (Trematodenlarven, Copepoden, Ciliaten).
Zielsetzung:
Die steigende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien (LiB) in Bereichen wie Elektromobilität, erneuerbare Energien und industriellen Anwendungen führt zu einem erheblichen Wachstum der Produktion. Mit der Errichtung neuer Produktionsstätten, sogenannten Gigafactories, und der dynamischen Entwicklung des Elektrofahrzeugmarktes nimmt auch die Menge an Produktionsabfällen zu. Das Volumen soll bis 2025 weltweit auf über 600.000 Tonnen pro Jahr ansteigen. Deutschland wird voraussichtlich eine führende Rolle in der europäischen Batteriefertigung einnehmen und damit einen wesentlichen Beitrag zu diesen Abfallmengen leisten.
Trotz vorhandener Recyclingtechnologien bestehen bedeutende Defizite und Herausforderungen. Die Rückgewinnung von NE-Metallen wie Kupfer und Aluminium ist kostenintensiv, insbesondere durch steigende Energiepreise. Die Qualität der recycelten Materialien ist häufig unzureichend, da Verunreinigungen sowie geometrische Eigenschaften zu Preisabschlägen bei der Weiterverwertung führen. Ineffiziente Prozesse führen zudem zu Metallverlusten, beispielsweise durch Abbrand in der Schmelze, und verhindern eine optimale Verwertung von Abfällen. Diese Probleme tragen nicht nur zu höheren Kosten bei, sondern erhöhen auch den ökologischen Fußabdruck der Batterieproduktion.
Das geplante Projekt hat das Ziel, die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit des Recyclings von LiB-Abfällen entscheidend zu verbessern. Durch die Optimierung der Prozesskette sollen Metallverluste minimiert und gleichzeitig werden neue Verwertungswege für recycelte Materialien wie Kupfer- und Aluminiumprodukte entwickelt, die in beschichtungs- und schweißtechnischen Anwendungen eingesetzt werden können. Dies ermöglicht die Substitution energieintensiver Pulver und trägt so zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks bei.
Mit diesen Maßnahmen sollen nicht nur wirtschaftliche Vorteile durch höhere Erlöse und reduzierte Kosten erzielt werden, sondern auch die Kreislaufwirtschaft gestärkt und eine ressourcenschonende Verwertung sichergestellt werden.