Ganzheitliche Lösungen für die Dekarbonisierung von Bergwerken

Die Dekarbonisierung im Bergbau stand ganz oben auf der Tagesordnung des jüngsten Treffens der globalen Partner von SRK Consulting in Johannesburg, wobei diesem Thema ein spezieller Workshop gewidmet war. Der Bergbau ist derzeit für 4 bis 7 % der weltweiten Treibhausgasemissionen (THG) verantwortlich. Die CO₂-Emissionen des Sektors nach Scope 1 und Scope 2, d. h. die durch den Bergbaubetrieb und den Stromverbrauch verursachten Emissionen, belaufen sich auf jeweils 1 %, und die flüchtigen Methanemissionen aus dem Kohlebergbau werden auf 3 % bis 6 % geschätzt.

  Die Elektrifizierung der LKW-Transportsysteme von Bergwerken ist eine mögliche Strategie zur Dekarbonisierung
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Das beträchtliche Ausmaß dieser Emissionen spiegelt das Potenzial des Bergbaus wider, ein positives Erbe zu schaffen, und viele der großen Bergbauunternehmen der Welt haben sich bereits anspruchsvolle Ziele gesetzt. Dieser rasche Wandel ist jedoch nicht ohne Herausforderungen, und die Bergbauunternehmen bemühen sich proaktiv darum, relevante und nachhaltige Wege zur Dekarbonisierung zu finden.

Die Branche hat sich verpflichtet, viele Milliarden Dollar in die Umsetzung von Lösungen zu investieren. Die Identifizierung geeigneter Lösungen und die Gestaltung des Betriebs unter Berücksichtigung dieser Anforderungen erfordern sowohl innovatives Denken als auch umfassende Erfahrung im Bergbau. Der SRK-Workshop zum Thema Dekarbonisierungsstrategien war daher ein weiterer Schritt im Rahmen des kontinuierlichen Prozesses zur Integration der Reaktionsfähigkeit des Unternehmens. SRK nutzt sein globales Netzwerk von erfahrenen Ingenieuren und Wissenschaftlern, um seinen Kunden einen ganzheitlichen Ansatz zu bieten, der verschiedene Facetten des Bergbaus umfasst.

Die Bergwerke haben Pionierarbeit geleistet, um ihre Energieversorgung von fossilen auf erneuerbare Energieträger umzustellen. Dies wird sich besonders dort auswirken, wo die Energie in einem Bergwerk derzeit durch die Verbrennung von Kohle, Diesel oder Gas erzeugt wird. Mehrere abgelegene Bergwerke haben eine Kombination aus Solar- und Windkraftanlagen mit Batteriekapazität in Betrieb genommen, um die Nutzung zu erweitern. Einige Bergwerke in Australien erzeugen bis zu 60 % ihres Stroms aus erneuerbaren Quellen und wollen diesen Anteil durch zusätzliche erneuerbare Kapazitäten auf ~80 % erhöhen.

Die Elektrifizierung des Lkw-Transportsystems von Bergwerken ist eine weitere potenzielle Strategie zur Dekarbonisierung, da der Transport zwischen 30 % und 50 % der Emissionen ausmachen kann. Jeder große Lkw im Tagebau verbraucht in der Regel 800 000 bis 1 Million l Diesel pro Jahr, was 2200 bis 3000 t Kohlendioxid entspricht. Zu den verfügbaren Technologien gehören das Trolley-Assist-System, bei dem vor allem in Südafrika Pionierarbeit geleistet wurde, und grubeninterne Brech- und Fördersysteme. Diese können den Dieselverbrauch um 60 bis 80 % senken. Die Umsetzung solcher Lösungen erfordert jedoch eine Änderung der Minenkonzepte und -pläne. Hier kann SRK die notwendigen Erkenntnisse, Ratschläge und Entwürfe liefern, um sicherzustellen, dass alle technologischen Änderungen angemessen und effektiv sind.

Untertagebergwerke setzen Batteriestrom in ihren gleislosen Maschinen ein, da die Förderstrecken unter Tage kürzer und flacher sind. Ein zusätzlicher Vorteil von Batteriestrom gegenüber Diesel ist der geringere Energiebedarf für die Bewetterung. Um den vollen Nutzen aus einer Investition in Batteriefahrzeuge zu ziehen, muss daher der gesamte Betrieb betrachtet werden.

Unterirdische Kohlebergwerke waren sich aufgrund des Sicherheitsrisikos schon immer des Methangehalts bewusst, obwohl die herkömmliche Lösung der Verdünnung von Emissionen durch Belüftung nun bedeutet, dass das Methan zu verdünnt ist, um es zu verbrennen. Die Bewetterungsspezialisten von SRK in Kalifornien arbeiten an Projekten zur Entwicklung von Lösungen zur kosteneffizienten Vernichtung dieses Methans. Andere Spezialisten arbeiten mit den Kunden zusammen, um die Emissionen zu messen, damit gezielte Lösungen gefunden werden können.

Um die Emissionen weiter zu senken, müssen die Bergwerksteams integrierter zusammenarbeiten, so dass die Lösungen die verschiedenen Funktionen des Bergwerks umfassen. So kann beispielsweise das Erz feiner gesprengt werden, um den Energiebedarf für das Brechen und Mahlen zu senken, oder der Konzentratgehalt kann erhöht werden, um die Scope-2-Emissionen der Schmelzanlagen zu verringern. Alternative Technologien wie Vorkonzentration und Hochdruckmahlwalzen (HPGR) stehen zur Verfügung, sind aber möglicherweise nur zu Beginn eines neuen Projekts oder einer Erweiterung realisierbar. Eine optimale Gestaltung und Wartung der Transportwege kann ebenfalls zur Effizienz beitragen, indem der Rollwiderstand und die Fahrstrecken minimiert werden – all dies führt zu einer Verringerung des Dieselverbrauchs.

Bergbauabfälle können auch Kohlenstoff binden – Abraum aus Nickel-, Platin- und Diamantenminen entzieht der Luft CO₂ und bildet inerte Karbonate, die dann vergraben werden. Um den Mechanismus der Verwitterung zu verstehen und herauszufinden, wie der Ablagerungsprozess verändert werden kann, ohne die Stabilität der Abraumhalden oder den Wasserverbrauch zu beeinträchtigen, ist ein Team von Spezialisten erforderlich, über das wir verfügen.

Zusammenfassend hat die Bergbauindustrie die Herausforderung der Emissionsreduzierung angenommen und erhebliche Summen und Anstrengungen in neue Lösungen investiert. Die “niedrig hängenden Früchte” der Umstellung von Kohle und Diesel auf erneuerbare Energien werden gepflückt. Die Ziele, die sich die Bergbauunternehmen gesetzt haben, lassen sich damit jedoch nicht erreichen, und es sind weitere Anstrengungen geplant. SRK ist bereit, seinen Kunden dabei zu helfen, die Möglichkeiten zur Weiterentwicklung ihrer Betriebe und zur Reduzierung der Emissionen zu bewerten.