Haufenlaugung – zukünftig auch ein Feld für die Biotechnologie?

Die Haufenlaugen, manchmal auch als Haufenauslagung (engl. heap leaching) ist ein in der industriellen Rohstoffgewinnung vielfach eingesetztes Verfahren, um mittels chemischen Lösungsprozess beispielsweise Edelmetalle, Kupfer oder Nickel aus einem Erz zu gewinnen. Dabei wird das entsprechende Erz zunächst zerkleinert und dann auf einem mit Kunststoffbahnen, welche das Erdreich gegen eine Kontamination mit dem Lösungsmittel bewahren, ausgelegten Laugungsflächen oder Laugungsbecken in Haufen aufgestapelt. Alternativ zum Auslegen und Verschweißen von Kunststoffbahnen sind auch Laugungsflächen mit einem Beton oder Asphaltuntergrund im Einsatz. Die aufgestapelten Haufen werden mit einem entsprechenden Lösungsmittel besprüht oder betropft.

Nachdem das Lösungsmittel durch die Haufen gesickert und das im Erz enthaltene Metall in Lösung gegangen ist, sammelt sich am Boden des Laugungsbeckens eine angereicherte Lösung. Die Lösung mit dem enthaltenen Metall wird dann gesammelt und in einem weiteren Verfahrensschritt konzentriert. Aus der konzentrierten Lösung wird dann in weiteren Prozessschritten, beispielsweise durch Extraktion, Zementation oder Elektrolyseverfahren das Metall abgeschieden, und die Lösung kann in der Regel recycled und wieder dem Laugungsprozess zugeführt werden.

Der Laugungsprozess unterscheidet sich bei Gold, Kupfer und Nickel vor allem in der Laugungszeit, den Gewinnungsraten sowie dem Lösungsmittel. Während die Goldlaugung mit Cyanid erfolgt, werden Kupfer und auch Nickel in der Regel mit Schwefelsäure gelaugt. Während die Gewinnung von Gold oder Nickel noch zahlreiche weitere Prozessschritte umfasst und in ihrer Komplexität einen eigenen Artikel verdient hätte, ist die Gewinnung von Kupfer vergleichsweise einfach. Aus der angereicherten Lösung (engl. pregnant leach solution) kann mittels Elektrolyse Kupfer abgeschieden werden. Prinzipiell kann Kupfer sowohl oxidische als auch sulfidische Kupfererze mittels Haufenlaugung gewonnen werden, wobei die klassische Haufenlaugung mittels Schwefelsäure auf oxidische Kupfererze beschränkt ist.

Aus sulfidischen Kupfererzen lässt sich Kupfer mittels mikrobiellen Laugungsverfahren gewinnen. Unter mikrobieller Laugung versteht man in diesem Zusammenhang die Metallgewinnung mit Hilfe von Mikroorganismen, bei der schwerlösliche Metallverbindungen über biochemische Reaktionsmechanismen in wasserlösliche Metallsulfate überführt werden.

Die Beteiligung von Bakterien an der Laugung von Metallen wurde erstmals vor ca. 50 Jahren mit der Isolierung schwefel- und eisenoxidierender Bakterien aus Grubenwässern nachgewiesen. Bislang beschränken sich die industriellen mikrobiellen Laugungsverfahren auf die Gewinnung von Kupfer und Uran. Es zeichnen sich jedoch auch bei der Gewinnung von anderen Metallen wie Zink, Nickel, Gold, Kobalt und Silber entsprechende Entwicklungen ab.

Gegenüber konventionellen hydrometallurgischen Verfahren haben mikrobakteriell-unterstützte Verfahren Vorteile bezüglich geringerer Investitions- und Prozesskosten und geringeren Energieaufwand. Nachteilig ist ggf. eine geringere Laugungsgeschwindigkeit, so dass die Verfahren relativ zeitintensiv sind. Mit zunehmender Rohstoff-Verknappung und abnehmenden Vererzungsgraden bei den bestehenden Minen könnten diese mikrobakteriell-unterstützten Verfahren in Zukunft jedoch an Bedeutung gewinnen.

Ihr Manuel Giesen