Wie man den Staub auf einer Bergbaustelle ohne Toxizität und Wasserverschwendung reduziert

Staub ist nach wie vor eine der größten Herausforderungen auf einer Bergbaubaustelle.
Er beeinträchtigt die Sicht, verschleißt Maschinen und beeinträchtigt die Gesundheit der Arbeiter.
Um dem entgegenzuwirken, verwenden die meisten Baustellen immer noch die kontinuierliche Bewässerung oder Chlorsalze (CaCl₂, MgCl₂).
Diese Methoden sind teuer, kurzlebig und oft umweltschädlich.

Dieser Artikel soll die Prinzipien und das Potenzial der Biozmentation für die Staubkontrolle erläutern, wobei er sich auf die bestehende Literatur stützt. Er enthält noch keine eigenen Erfahrungen.

Warum Bewässerung und Chlorsalz nicht mehr ausreichen

Bewässerung verschwendet Ressourcen

Tägliches Besprühen mit Wasser klingt einfach, ist aber eine falsche Lösung.

In warmen Klimazonen verdunstet das Wasser innerhalb von Stunden.

Es ist besser, einen Bergbaupfad zu stabilisieren, um die Bewässerung zu reduzieren.

Auf einigen Bergbaupisten kann der tägliche Wasserverbrauch je nach Klima und Bewässerungshäufigkeit mehrere tausend Liter betragen (Schätzung auf der Grundlage von Feldbeobachtungen).

Eine schwere logistische und wirtschaftliche Belastung für abgelegene Orte.

Chlorsalze: nützlich, aber problematisch bei Übernutzung

Chlorierte Salze, wie Kalziumchlorid (CaCl₂) oder Magnesiumchlorid (MgCl₂), werden häufig auf Bergbaupisten verwendet, um etwas Feuchtigkeit zu halten und den Staub für eine Weile zu begrenzen.

Wenn sie richtig dosiert werden, können sie sogar Kalzium liefern, das bei bestimmten Biozimierungsverfahren nützlich ist.

Das Problem ist, wenn Sie zu viel und zu oft verwenden.

Die Auswirkungen werden schnell negativ: Fahrzeuge und Metallstrukturen korrodieren, Böden und Abwässer werden kontaminiert und es besteht die Gefahr, dass Umweltstandards (ISO 14001) nicht eingehalten werden.

Daher müssen sie mit Vorsicht eingesetzt werden: In einem nachhaltigen Ansatz sollten sie nur ein Reagenz, nicht aber der Kern der Lösung sein.

Kurzfristige Wirksamkeit

In vielen Betriebsfällen nimmt die Wirksamkeit von Chlorsalzen zur Staubbindung innerhalb weniger Tage ab, wenn die Bedingungen ungünstig sind (hoher Verkehr, schlecht behandelter Boden, Regen oder Abschwemmung).

Chemische Lösungen wie Kalzium- oder Magnesiumchloride haben eine sofortige Wirksamkeit gezeigt (Shaikh et al., 2023), aber ihre Wirkung ist kurzlebig und ihre Umweltauswirkungen bleiben problematisch.

Dies führt dazu, dass das Produkt häufig neu aufgetragen werden muss, was wiederum die Kosten für Kraftstoff usw. erhöht.

Biobasierte Bindemittel zeigen daher ein großes Potenzial für die Stabilisierung der Ränder von Start- und Landebahnen, Deponien oder nicht rollenden Flächen, wo die mechanische Beanspruchung mäßig ist.

Die Anwendung auf den Hauptrollbahnen wird weiter getestet.

Inkohärenz mit den Zielen von HSE und CSR

Diese Produkte passen nicht mehr in die Nachhaltigkeitspolitik der großen Bergbaukonzerne.

Mehrere europäische und australische Länder beschränken nunmehr den Gebrauch.

Beispiel:
Eine Goldmine in Westaustralien verbrauchte 15.000 L/Tag für die Bewässerung.
Innerhalb von drei Monaten führte die Korrosion der Geräte zu einem Anstieg der Wartungskosten um 8 %.
Die Anlage suchte daraufhin nach einer ungiftigen Lösung mit geringerem Wasserverbrauch.

Wie funktioniert bio-basiertes mineralisches Bindemittel (BBM)?

Biobasierte mineralische Bindemittel basieren auf einem natürlichen Prozess, der als Biomineralisierung(MICP) bezeichnet wird.

Diese Reaktion bildet Kalziumkarbonat (CaCO₃), das wie ein mineralischer Klebstoff wirkt, die feinen Partikel aneinander bindet und die Oberfläche stabilisiert.

Neuere Studien belegen die Wirksamkeit von MICP im Tagebau.

Mechanismus

1. Anwendung einer neutralen Flüssigkeit, die Kalziumionen enthält.
2. Bakterien aktivieren eine natürliche Reaktion, die CaCO₃ ausfällt.
3. Dieses Karbonat kristallisiert zwischen den Körnern und bildet eine mineralisierte Kruste, die dem Wind und der Befahrung standhält.

Warum es sicherer und effektiver ist

• Ungiftig: pH-neutral (≈ 7-8), ammonium- und chloridfrei.
• Null Korrosion: verträglich mit Stahl und Metallen.
• Weniger Wasser: bis zu 80% Wassereinsparung (geschätzt).
• Nachhaltig: Wirksamkeit 1-3 Monate vor Reaktivierung (Schätzung).
• Einfach anzuwenden: funktioniert mit vorhandenen Tankwagen.

Achtung: Die Wirksamkeit kann auf wenig befahrenen Flächen mehrere Wochen anhalten. Bei Hauptpisten kann es jedoch erforderlich sein, die Behandlung in kürzeren Abständen durchzuführen.

Anwendungsmethode

1. Vorbereitung der Oberfläche: Reinigung und Planierung.
2. Gleichmäßig sprühen.
3. Lassen Sie die Oberfläche je nach den klimatischen Bedingungen trocknen (normalerweise einige Stunden bis zu einem Tag).
4. Überprüfen Sie die Kohäsion der Oberfläche nach der Aushärtung.

Qualitätskontrolle (QA/QC) :

• Überprüfen Sie visuell die Kohäsion der Oberfläche und das Fehlen von Staubaufwirbelungen nach dem Befahren mit einem leichten Fahrzeug.

Diese Schritte werden in Umweltmanagementsysteme (EN ISO 14001) integriert.

Feldbeobachtungen und Daten aus der Literatur

Unabhängige Studien zur Biomineralisierung zeigen ein großes Potenzial für die Stabilisierung von Pistenrändern, Lagerplätzen oder nicht rollenden Oberflächen, wo die mechanische Belastung moderat ist.

Medusoil plant, diesen Ansatz direkt vor Ort im Rahmen von Pilotversuchen zu testen, um diese Beobachtungen zu bestätigen.

Vorgeschlagener Versuchsplan :

• Umfang: 500 m Abschnitt einer Bergbaupiste.
• Indikatoren (KPI): Staub (mg/m³), Wasserverbrauch (L/Tag), Haltbarkeit (Monate).
• Dauer: 12 Wochen.
• Methode: Vorher-Nachher-Messungen (Partikelverfolgung, ISO 4225).

FAQ