Mit Satellitendaten zu mehr Sicherheit im Bergbau

Bergbau bleibt unverzichtbar, um den Bedarf an Rohstoffen zu decken. Nicht selten stellen dabei Sicherheits- und Umweltrisiken eine Herausforderung dar, wie die potenzielle Instabilität von Bergbauhalden oder Verunreinigungen von Böden und Gewässern. Um diesen Risiken vorzubeugen und die Effizienz beim Abbau von Ressourcen zu optimieren, haben es sich zwölf internationale Partner im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts MOSMIN zur Aufgabe gemacht, mit Hilfe von Copernicus-Satellitendaten und In-situ-Daten Bergbauhalden geotechnisch und ökologisch zu überwachen sowie ihr Lagerstättenpotenzial zu bewerten. Koordiniert vom Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf werden die Projektpartner in den kommenden drei Jahren auf Erdbeobachtung basierende Techniken entwickeln und erproben. Die Agentur der Europäischen Union für das Weltraumprogramm EUSPA fördert das Projekt mit knapp drei Millionen Euro.

Bei der Bergbautätigkeit fallen Rückstände aus Abbau und Aufbereitung an, die in Abraum- und Spülhalden gelagert werden. Diese Materialien können Umwelt- und Sicherheitsrisiken bergen, wie geotechnische Instabilitäten und Wasser- und Bodenverschmutzungen. Überwachung und Risikoabschätzung der Halden sind wichtig, um Gefahren zu erkennen und bestenfalls zu vermeiden. Bisher basieren Risikoabschätzungen vorrangig auf stationär an der Erdoberfläche oder im Untergrund gewonnenen Daten. Auf Erdbeobachtung basierende Techniken wie Satellitendaten werden derzeit nicht in vollem Umfang genutzt, um bergbaubezogene Ablagerungen zu überwachen.

Die Copernicus-Daten geben Aufschluss über Bodenverformungen und die Oberflächenbeschaffenheit in großflächigem Maßstab. „Wir kombinieren die Satellitendaten mit den Daten, die wir durch Sensoren auf Drohnen oder am Boden gewonnen haben. Diese Daten werden mit Hilfe von Verfahren des Maschinellen Lernens so aufbereitet, dass wir Veränderungen erkennen und deren Ursache identifizieren können“, erläutert Projektkoordinator Moritz Kirsch vom HZDR.

In Zusammenarbeit mit internationalen Bergbauunternehmen werden die fernerkundungsbasierten Überwachungsmethoden an mehreren Pilotstandorten in Europa, in Südamerika und in Afrika entwickelt und erprobt. So können die MOSMIN-Dienste unter unterschiedlichen Bedingungen getestet werden. Neuartige, nichtinvasive geophysikalische Techniken wie die „Distributed Acoustic Sensing“-Technologie, bei der Glasfaserkabel als Sensoren eingesetzt werden, liefern Informationen über den Untergrund, um das Ressourcenpotenzial und Risiken wie interne Verformungen und Sickerströmungen zu ermitteln. Nach Abschluss des Projekts sollen die entwickelten Dienste und Produkte einem breiten Spektrum von Anwendern zur Verfügung gestellt sowie von drei kleinen und mittelständischen Unternehmen kommerzialisiert werden. Dies ist integraler Bestandteil der EUSPA-Förderung, die auf Technologietransfer ausgerichtet ist.

HZDR / RK