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.

Projektpartner:

Nordic Strategy Partners AB, Schweden
Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ), Deutschland
Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Spanien
Babes-Bolyai-Universität (UBB), Rumänien
TheiaX GmbH, Deutschland
GeoKinesia, Spanien
Boliden Mineral AB, Schweden
Advanced Mining Technology Center (AMTC), Universität Chile
CODELCO, Chile
Cupru Min S.A. Abrud, Rumänien
FQM Trident Limited, Sambia