Mit Satellitendaten zu mehr Sicherheit im Bergbau

EU-Forschungsprojekt MOSMIN startet am 1. Januar 2024.

Bergbau bleibt unverzichtbar, um den Bedarf an Rohstoffen für unseren Lebensstandard zu decken. Nicht selten stellen dabei Sicherheits- und Umweltrisiken eine Herausforderung dar, wie die potentielle 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 Lagerstättenpotential 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.

Bergbau ist mit Risiken verbunden; doch aufgrund unseres Bedarfs an Rohstoffen ist er unabdingbar. 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 (EO) basierende Techniken wie Satellitendaten werden derzeit nicht in vollem Umfang genutzt, um bergbaubezogene Ablagerungen zu überwachen.

Copernicus-Erdbeobachtungsdaten und Maschinelles Lernen ermöglichen eine bessere Überwachung

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) mit seiner Expertise in Fernerkundung und Maschinellem Lernen möchte diese Lücke gemeinsam mit elf internationalen Partnern schließen. Im Rahmen des Projekts MOSMIN (Multiscale Observation Services for Mining-related Deposits) werden die Wissenschaftler*innen vor allem Satellitendaten des europäischen Copernicus Erdbeobachtungsprogramms nutzen und mit In-Situ-Daten kombinieren. 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 Dr. Moritz Kirsch vom HIF.

Erprobungsstandorte zur Validierung

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, nicht-invasive geophysikalische Techniken wie die Distributed Acoustic Sensing (DAS) 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.

„Die integrativen MOSMIN-Dienste und -Instrumente werden die Effizienz und Zuverlässigkeit der Überwachung verbessern, die Ressourcennutzung maximieren und dazu beitragen, Umweltrisiken und die Auswirkungen des Bergbaus zu mindern“, zeigt sich HIF-Direktor Prof. Jens Gutzmer zuversichtlich. 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 (KMU) kommerzialisiert werden. Dies ist integraler Bestandteil der EUSPA-Förderung, die auf Technologietransfer ausgerichtet ist.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Moritz Kirsch | Projektkoordinator, Abteilung Exploration
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 4439 | E-Mail: m.kirsch@hzdr.de

Dr. Sandra Lorenz | Projektkoordinator, Abteilung Exploration
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR
Tel.: +49 351 260 4487 | E-Mail: s.lorenz@hzdr.de

Weitere Informationen:

https://www.euspa.europa.eu/mosmin-multiscale-observation-services-mining-relate…

https://www.hzdr.de