Roboter für die selektive Gewinnung im Bergbau
Seltene Mineralien sind für viele wichtige Industriezweige – wie die Bereiche Energie, Elektronik und Verteidigung – unverzichtbar. Die meisten dieser Mineralien werden importiert, da sie in Europa nur selten vorkommen und in schwer zugänglichen Gebieten liegen. Das EU-finanzierte Projekt ROBOMINERS untersuchte Möglichkeiten zur Entwicklung kostengünstiger und umweltfreundlicher Methoden für die Gewinnung kritischer Mineralien.
Prototyp eines Bergbau-Roboters
ROBOMINERS hat sich zum Ziel gesetzt, einen robusten und vielseitigen modularen Roboterprototyp zu entwickeln, der sich in schwierigen Umgebungen, etwa unter Wasser, bewegen kann. Das Team ließ sich von der Biologie inspirieren und übernahm zur Entwicklung von Antriebsstrategien für den Roboter Bewegungsmuster von Insekten, Würmern und Fischen. Sie entwarfen auch ein lokomotorisches Verfahren auf der Grundlage der Archimedischen Schraube, die sich in einer Reihe von Testumgebungen bewährte. Doch die Fortbewegung ist nicht die einzige bio-inspirierte Eigenschaft des Roboters. Der Prototyp basiert auf dem „Schnurrhaar“-Konzept und ist mit Sensoren ausgestattet, die eine 3D-Modellierung des Abbau-Bereichs ermöglichen. Darüber hinaus ist der Roboter mit Spektrometern sowie mit mineralogischen und geophysikalischen Sensoren ausgestattet, womit er die gewünschten Mineralien für den Abbau identifizieren kann. Das Projektteam arbeitete an der Entwicklung des Prototyps, um einen Technologie-Reifegrad von 4 zu erreichen. Prototyp-Tests wurden sowohl im Labor als auch in simulierten Umgebungen durchgeführt. Große Fortschritte verzeichnete das Projekt bei der Konstruktion von Robotern und im Bereich des selektiven Abbaus. Außerdem wurden Feldversuche durchgeführt, um die Hauptkomponenten des Systems in realen Bergbaustandorten zu testen. Darüber hinaus wird die geologische Modellierung durch die Eingaben von Sensoren verbessert. Die gewonnenen Informationen können mit dem Vorwissen aus etablierten Prospektionsmethoden integriert werden. Auch wenn die Forschung noch nicht marktreif ist, darf wohl davon ausgegangen werden, dass die Vision von ROBOMINERS die Bergbauindustrie verändern wird. Projektleiter Claudio Rossi erläutert: „Wir stellen uns eine Kolonie von Bergbaurobotern vor, die wie ein kleines Ameisenvolk unter Tage arbeitet. Dieser Ansatz erhöht die Widerstandsfähigkeit und Produktivität des Bergbausystems, da das schwarmartige Verhalten koordinierte und kollaborative Operationen zwischen Robotern mit unterschiedlichen Funktionsweisen ermöglicht.“
Umweltfreundliche Bergbaulösungen
Die öffentliche Meinung ist dem Bergbau gegenüber seit langer Zeit negativ eingestellt. Dies ist angesichts der mit dieser Industrie verbundenen ökologischen Schäden und der unübersehbaren Zerstörung, die in den Tagebauen zu beobachten ist, gut nachzuvollziehen. ROBOMINERS bietet Lösungen, die Änderungen bewirken können. Da der projektspezifisch entworfene Roboter unterirdisch arbeiten soll, reicht eine kleine Öffnung aus. Dadurch werden die unansehnlichen Anzeichen eines offenen Bergwerks vermieden. Außerdem kann der Bergbauroboter auch im Wasser arbeiten. Es muss also keine Flüssigkeit aus gefluteten Bergminen abgepumpt werden. So können Kosten gespart und Umweltschäden vermieden werden. Im Unterwasserbetrieb ist der Roboter darauf ausgelegt, mineralhaltige Schlämme zur Aufbereitung an die Oberfläche zu pumpen. Sobald die gewünschten Erze abgebaut sind, kann der verbleibende Schlamm zur Verfüllung in das abgebaute Gebiet zurückgeführt werden. Das verringert wiederum die Umweltbelastung. Belange des Umweltschutzes standen bei dem Projekt im Vordergrund. Rossi meint weiter: „Das gesamte Konzept des Projekts trägt den Umweltbelangen Rechnung. Dazu konzentriert es sich auf einen schonenden Abbau. Der Schwerpunkt auf selektivem und präzisem Bergbau soll sowohl Abfälle als auch den Bedarf an aufwendiger Oberflächeninfrastruktur reduzieren.“ Die Arbeit von ROBOMINERS nutzt die moderne Technologie auf die bestmögliche Weise. Während die autonomen, durch künstliche Intelligenz gesteuerten Roboter die für kritische Industrien benötigten Rohstoffe liefern, werden die Teams von Bergbaurobotern diesen Bedarf decken und dabei die natürliche Umwelt schonen.
Schlüsselbegriffe
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