Bergbauroboter für die selektive Mineraliengewinnung
Seltene Mineralien sind für viele wichtige Industriezweige einschließlich der Bereiche Energie, Elektronik und Verteidigung unverzichtbar. Die meisten dieser Mineralien werden importiert, da die Vorkommen in Europa eher klein sind und in schwer zugänglichen Gebieten liegen. Das Team des EU-finanzierten Projekts ROBOMINERS untersuchte Möglichkeiten zur Entwicklung kostengünstiger und umweltfreundlicher Methoden zur Gewinnung kritischer Mineralien.
Prototyp eines Bergbauroboters
„ROBOMINERS hat sich zum Ziel gesetzt, einen robusten und vielseitigen modularen Roboterprototyp zu entwickeln, der sich in schwierigen Umgebungen, auch unter Wasser, bewegen kann. Das Team ließ sich von der Biologie inspirieren und übernahm beim Entwurf von Antriebsstrategien für den Roboter Bewegungsmuster von Insekten, Würmern und Fischen. Es wurde auch ein lokomotorisches Verfahren auf der Grundlage der Archimedischen Schraube konzipiert, das sich in einer Reihe von Testumgebungen bewährte. Doch die Fortbewegung ist nicht die einzige Eigenschaft des Roboters nach biologischem Vorbild. Der Prototyp beruht auf dem Tasthaarprinzip und ist mit Sensoren ausgestattet, die eine 3D-Modellierung des Abbaubereichs ermöglichen. An dem Roboter sind Spektrometer, mineralogische und geophysikalische Sensoren befestigt, mit denen er die gewünschten, zu gewinnenden Mineralien erkennen kann. Anhand der Ergebnisse dieser Sensoren wird die geologische Modellierung optimiert, und die erzielten Informationen können mit dem Vorwissen aus etablierten Prospektionsverfahren verknüpft werden. Das Projektteam arbeitete an der Entwicklung des Prototyps, um einen Technologie-Reifegrad von 4 oder 5 zu erreichen. Komponentenprüfungen wurden zunächst sowohl im Labor als auch in simulierten Umgebungen durchgeführt. Projektintern konnten große Fortschritte bei der Entwicklung von Robotern und im selektiven Abbau erzielt werden. Anschließend wurden intensive praktische Erprobungen durchgeführt, um das System an zwei realen Bergbaustandorten zu prüfen. Auch wenn die Forschung noch keine Marktreife erreicht hat, ist es wahrscheinlich, dass die Vision von ROBOMINERS die Bergbauindustrie verändern wird. Projektleiter Claudio Rossi erklärt: „Wir stellen uns eine Kolonie von Bergbaurobotern vor, die wie ein kleines Ameisenvolk unter Tage arbeiten. Dieser Ansatz erhöht die Resilienz 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. Das 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 projektintern entworfene Roboter unterirdisch arbeiten soll, reicht eine kleine Öffnung aus. Dadurch werden die unansehnlichen Anzeichen eines offenen Bergwerks vermieden. Da der Bergbauroboter auch im Wasser arbeiten kann, muss keine Flüssigkeit aus gefluteten Minen abgepumpt werden. Auf diese Weise 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, was wiederum die Umweltbelastung minimiert. Bei dem Projekt standen Umweltbedenken im Vordergrund. Rossi erklärt dazu: „Das gesamte Projektkonzept trägt Umweltbelangen Rechnung, wobei ein schonender Abbau im Mittelpunkt steht. Der Schwerpunkt auf selektivem und präzisem Bergbau wird sowohl Abfälle als auch den Bedarf an aufwendiger Oberflächeninfrastruktur reduzieren.“ Bei der Arbeit von ROBOMINERS wird die moderne Technologie auf die bestmögliche Weise genutzt. Es werden nicht nur autonome, KI-gesteuerte Roboter die für kritische Industriezweige benötigten Rohstoffe liefern, sondern es werden auch Teams aus Bergbaurobotern diesen Bedarf derart decken, dass dabei die natürliche Umwelt geschont wird.
Schlüsselbegriffe
ROBOMINERS, Bergbau, Roboter, Bergbauroboter, bioinspiriert, selektive Extraktion, Roboterprototyp, Roboterdesign, umweltfreundlicher Bergbau
