Was ist die r4-Initiative?

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Förderrichtlinie „r4“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung

 

Die Förderrichtlinie „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ ist eine Konkretisierung der Hightech-Strategie 2020 der Bundesregierung im Bedarfsfeld Klima/Energie. Sie ist eingebettet in das BMBF-Programm „Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland“, das im Oktober 2012 veröffentlicht wurde und Teil des Rahmenprogramms „Forschung für nachhaltige Entwicklungen (FONA)“ – Ressourceneffizienz ist. Im Fokus dieses Programms stehen nichtenergetische mineralische Rohstoffe wie z. B. Hightech-Metalle und Seltene Erden, die für Zukunftstechnologien sicher verfügbar sein müssen und eine große Hebelwirkung für die Wirtschaft haben („wirtschaftsstrategische Rohstoffe“).

 

Gegenstand der Förderung

Im Rahmen der vorliegenden Bekanntmachung werden Verbundvorhaben im Bereich der angewandten Forschung und industriellen Forschung und Entwicklung (FuE) gefördert, mit dem Ziel, das Angebot an primären und sekundären wirtschaftsstrategischen Rohstoffen zu erhöhen. Eine interdisziplinäre und systemische Betrachtungsweise im Sinne der Nachhaltigkeit wird erwartet.

Vorausgesetzt wird ferner eine integrative und fachübergreifende Herangehensweise, welche Stoff- und Energieeinsätze der gesamten Wertschöpfungskette einbezieht und auch mögliche Problemverschiebungen und Leistungs- bzw. Qualitätseinbußen darstellt. Darüber hinaus sollten die Aspekte Produktverantwortung und Zertifizierung berücksichtigt werden.

Es wird von den Zuwendungsempfängern erwartet, dass im Zuge der Verwertung der Projektergebnisse praxisreife Lösungen anvisiert bzw. Wege für eine Umsetzung ihrer Forschungsergebnisse in Produkte und Dienstleistungen aufgezeigt werden.

Technikanwendungen sollen auch im sozioökonomischen Kontext gesehen werden, einschließlich z. B. innovativer Dienstleistungen, die mit den neuen Technologien in Verbindung stehen.

Kommerzielle Exploration, Arbeiten zur Gewinnung und Verarbeitung von ausschließlich mineralischen marinen Rohstoffen und Baurohstoffen werden im Rahmen der vorliegenden Richtlinie nicht gefördert. Massenmetalle (Weltproduktion > 250 000 t/a) im NE-Metallbereich werden insofern angesprochen, als sie bei der Gewinnung von Koppel­produkten und Elementen und bei der Aufarbeitung von Sekundärrohstoffen mit betrachtet werden müssen.

 

Gewinnung von Primärrohstoffen

Zwischen den letzten Explorationsarbeiten zur Gewinnung von Primärrohstoffen in Deutschland Anfang der achtziger Jahre und den jetzigen Aktivitäten liegen etwa 20 bis 30 Jahre. In dieser Größenordnung liegt der Innovationszyklus für neue Methoden und Konzepte in der Exploration. Der Stand der Technik hat sich inzwischen wesentlich verändert: Die Eindringtiefen von Explorationsmethoden sind erhöht und es sind fortgeschrittene generische Modelle für neue Lagerstättentypen weltweit entwickelt worden. Dass auch in einem Land mit langer Bergbautradition noch abbauwürdige Lagerstätten zu entdecken sind, zeigt beispielsweise die Entdeckung der bedeutenden Wolframlagerstätte Mittersill in Österreich im Jahr 1967, die auf der Basis eines wissenschaftlichen Konzepts gefunden wurde. Solche konzeptionellen Vorarbeiten sind die Grundlage jeder kommerziellen Exploration. Mit der Kenntnis der deutschen Lagerstätten und neuen europäischen und internationalen Erkenntnissen und Methoden können insofern innovative Konzepte für die Erkundung neuer heimischer Lagerstätten entwickelt werden.

Die lange Bergbau- und Explorationstradition Mitteleuropas im Metallsektor hat dazu geführt, dass es bekannte Rohstoffkörper gibt, für die aber bisher keine geeigneten Aufbereitungsmethoden entwickelt werden konnten.

Folgende Forschungs- und Entwicklungsaspekte erscheinen vordringlich (fett: im Rahmen von MinNoBeck gefördert):

 

  • Entwicklung von umweltverträglichen technischen Konzepten zur wirtschaftlichen Nutzung von komplexen Erzen bekannter Lagerstätten
  • Entwicklung energieeffizienter, materialeffizienter und elementselektiver Gewinnungsverfahren
  • Entwicklung optimierter Zerkleinerungs- und Sortierverfahren, um die Produktivität zu steigern und den Energieeinsatz zu vermindern
  • Optimierung und Automatisierung bestehender Prozessabläufe
  • Entwicklung von Methoden zur Minimierung des Materialtransports durch gewinnungsnahe Aufbereitung
  • Schnittstellenoptimierung Aufbereitung/Metallurgie
  • Bewertung von Nachhaltigkeitsaspekten und Akzeptanzfragen bei der primären Rohstoffgewinnung
  • Entwicklung von Konzepten zur Exploration von Primärrohstoffen
  • Entwicklung neuer Verfahren für die Erkundung heimischer Rohstoffpotenziale (z. B. fernerkundliche, geophysikalische, geochemische oder mineralogische Verfahren)
  • Neubewertung bekannter Lagerstätten
  • Entwicklung explorationsrelevanter 4D-metallogenetischer Modelle für die Neubewertung
  • Reinterpretation bekannter Datensätze und Bereitstellung neuer modernster mineralogischer, geochemischer und insbesondere geochronologischer Daten
  • Interpretation der Genese der Lagerstätten und die Ableitung von Erkundungskonzepten zur Erfassung bisher unbekannter Rohstoffvorkommen (dies gilt vor allem für das Potenzial der wirtschaftsstrategischen Hochtechnologie-Metalle, die bisher nicht Gegenstand der Bergbauaktivitäten in Deutschland gewesen sind)

 


 

Gallium Kristalle

Foto: Andre Bertram, Clausthal-Zellerfeld / PPM Pure Metals GmbH, Langelsheim

 


 

Gewinnung von Sekundärrohstoffen

Die lange Bergbau- und Hüttentradition Mitteleuropas im Metallsektor hat dazu geführt, dass es viele Halden (Tailings/Aufbereitungsrückstande) sowie Produktionsrückstände gibt. So hat z. B. die zum Teil sehr geringe Effizienz bei der Aufbereitung komplexer Erze Rückstände hinterlassen, die ein erhebliches Rohstoffpotenzial beinhalten. Wenn auch realistischer Weise anerkannt werden muss, dass zahlreiche dieser Resthalden mittlerweile überbaut oder anderweitig genutzt werden, so liegt doch immer noch ein großes Rohstoffpotenzial vor, das mit verbesserten Methoden genutzt werden kann.

Bei der Aufarbeitung von end-of-life-Produkten muss der Tatsache Rechnung getragen werden, dass Produktzyklen immer kürzer und die Produkte unserer Industrie, insbesondere der Elektronikindustrie, immer komplexer werden. Daraus resultiert eine immer komplexere und sich schnell ändernde Zusammensetzung der Sekundärmaterialien. Sie sind viel komplizierter zusammengesetzt als Primärrohstoffe bzw. -konzentrate und erfordern daher die Entwicklung spezieller mechanischer und metallurgischer Aufbereitungsmethoden. Im Rahmen der Forschung an Sekundärrohstoffen standen bisher vor allem Stoffströme mit hoher Mengen- und Wertrelevanz im Vordergrund, aus denen vergleichsweise wenige, dafür in hoher Konzentration enthaltene Wertstoffe separiert wurden. Demgegenüber sollen im Rahmen der vorliegenden r4-Förderrichtlinie die zumeist nur in geringer Konzentration in end-of-life-Produkten enthaltenen Sekundärrohstoffe im Vordergrund stehen, die sich bisher in Nebenprodukten oder Abfällen wiederfinden. Für sie gilt es, Wiedergewinnungsmethoden zu entwickeln, um die bisherigen Recyclingquoten, die fast bei allen wirtschaftsstrategischen Rohstoffen unter 1 % betragen, deutlich anzuheben.