Anforderungen und entstehender Aufwand (Kosten)  zur Verwahrung von bergbaulichen Anlagen

a) Allgemeines

a2) Altbergbaustandorte als Sekundärlagerstätte

a3) Beispiel Uranerzbergbau

Anmerkung: Zum 04.09.2017 ist der Uranpreis mit 20,25 US$/lb notiert. Quelle: Ux Consulting Company, LLC,

Die Höhe der Kosten für die sichere und nachhaltige Verwahrung von Bergbauanlagen werden schon mit der Projektplanung und dann natürlich durch die Art der Auffahrung der Abbaufelder sowie durch die dazu notwendige Infrastruktur, durch das Massenmanagement sowie durch die Anlage und Fahrweise der Aufbereitungs- und Rückstandsspeicheranlagen, durch das Management und die Ausführungspraxis der bergbaulichen Arbeiten sowie durch das Alter der Bergbauanlagen in signifikanter Weise bestimmt. Die Planungen für die Verwahrung der bergbaulichen Hinterlassenschaften müssen deshalb ein integraler Bestandteil jeder Projektplanung sein. Dazu gehören auch die Kosten für die Verwahrung der Hinterlassenschaften des Bergbaues. Die Verwahrungskosten für den Altbergbau (Hinterlassenschaften des Uranerzbergbau) sind im Allgemeinen wesentlich höher als für Neuauschlüsse, siehe Grafik unten.

Der Uranpreis ist seit 2004 erheblich gestiegen [Ux Month-End Spot Prices: März 2004 = 17,50 USD/lb und März 2009 = 42,00 USD/lb]. Dennoch ist nicht zu verkennen, dass nach der Hype im Juli 2007 [Ux Month-End Spot Price: Juli 2007 = 136,00 USD/lb] ein deutlicher Preisrückgang zu verzeichnen ist. Dies ist nicht ursächlich auf die gegenwärtige Finanzkrise zurückzuführen, sondern eher der Tatsache geschuldet, dass zwischenzeitlich Produktionskapazitäten erheblich vergrössert wurden. Neben der Tatsache, dass die Produktionskapazitäten wieder zurückgefahren werden, ist ein niedriger Uranpreis sowohl aus Umwelt- als auch aus Wirtschaftsgründen  unvernünftig. Es ist zu hoffen, dass sich der Uranpreis in nächster Zeit auf akzeptablem Niveau stabilisiert. Siehe auch Uranpreisentwicklung und jährlich bergbaulich gewonnenen Mengen Urans unten.


Fakten:

So wurde von 2006 auf 2007 die bergbaulich weltweit gewonnene Uranmenge um 4,7% gesteigert. So plante Kazakhstan für 2008 die Produktion auf 9.400 t Uran zu erhöhen (ob dies erreicht wurde, ist derzeit nicht bekannt). In 2009 sollte die Produktion auf 12.826 t und ab 2010 jährlich auf 15.400 t Uran weiter steigen. Kazakhstan würde damit zum weltweit größten Uranproduzenten aufsteigen, der dann ca. 37% der jährlich weltweit bergbaulich gewonnenen Uranmenge produzieren würde, unglaublich. 2015 hat Kazakhstan 39,34 % des weltweit bergbaulich gewonnen Urans produziert, siehe Tabelle unten!!!


Uranpreisentwicklung Click to enlarge

b) Anforderungen an die Verwahrung von aufgegebenen Bergbaustandorten

Um die Anforderungen an die Sanierung der aufgegebenen Bergwerksanlage definieren zu können, muss die Standortcharakterisierung erfolgen. Die Daten über die Standortverhältnisse und –bedingungen bilden die Grundlage für die fortlaufende Umwelteinschätzung, die Risikoanalysen, die Rückbaupläne, die Sanierungsprogramme, die Monitoringprogramme und die spätere öffentliche Nutzung des Standortes. Der Sanierungsumfang, die Qualitätsziele sowie die Verfahren zum Qualitätsnachweis und zur Qualitätskontrolle [QSP (QC/QA)] können erst dann eingeführt werden, wenn alle Standorteinschätzungen vorliegen.

In Ergänzung zur Charakterisierung des Standortes werden generell die folgenden Informationen für die Aufstellung des Abschlussbetriebsplanes und die spätere öffentliche Nutzung des Standortes zusammen gestellt:

-         Vereinbarung zur Endnutzung (Eigentumsrechte)

-         Physikalische Zustandsbeschreibung (wie z.B. Tailingsvolumen, Fläche und Volumen der Rückstandshalden)

-         maximale Ausdehnung des Standortes, können Teilflächen zur Enddeponierung benutzt werden, maximale Höhe der Konturierung,

-         maximal zugelassener Böschungswinkel

-         Beschreibung des Erosionsverhaltens  von Haldenmaterial für dessen mögliche, eingeschränkte Verwendung, ausgenommen für Endabdeckungen

-         Verfügbarkeit, Quantität und Qualität von Böden, insbesondere im Hinblick auf die Revegetation

-         Erfahrungen im Hinblick mit revegetativen Maßnahmen auf vergleichbaren Bodenarten der Region

In die Sanierungsplanung des jeweiligen Bergbaustandortes fließen viele Faktoren:

-                  Topografie, Geologie, Hydrologie, Hydrogeochemie, Klima, Ökologie, Charakteristik der bergbaulichen Tätigkeit, Beschreibung der

                    radiologischen Situation sowie der sozio-ökonomische Situation (Social impacts).

-                   Die hydrologische und die hydrogeochemische Situationsbeschreibung umfasst die Identifizierung von Aquifers, impermeablen

                    Schichten und deren Abstand zu den wasserführenden Schichten, der Grundwasserkontur, des hydraulischen Gradienten und der

                    Fließraten, der Qualität des Grund- und Oberflächenwassers sowie des zeitlichen Verlaufes der Grund- und

                    Oberflächenwässerqualitäten.

-                   Die Beschreibung der bergbaulichen Tätigkeiten und der radiologischen Situation haben eine herausragende Priorität. Die Kenntnis

                    darüber,wie der Bergwerksbetrieb arbeitete, hat erheblichen Einfluss auf die Sanierungsmethodik und die zur Anwendung

                    Kommenden Sanierungsverfahren.

-                   Die geotechnischen Aspekte im Zusammenhang mit der radiologischen Situation bestimmen die Sicherheit bei der Ausführung der

                    Sanierungsleistungen und wie und in welchem Umfang saniert werden muss und/oder kann.

-                   Der radiologische Hintergrund am jeweiligen Bergbaustandort ist sehr bedeutend für die Entwicklung des Verwahrungsplans.

-                   Nicht zuletzt ist das Verständnis über Fauna und Flora am Standort von hoher Bedeutung, wenn die Revegetation gelingen soll.


b1) Sanierung von Aufbereitungsrückstandsanlagen (Mill tailings storage facilities reclamation)

Die Finanzierung der Bergbausanierung sowie Genehmigung, Kontrolle, Projektmanagement, Ausführung der Sanierungsleistungen (eingeschlossen die Ingenieurleistungen) sind in den einzelnen Bergbauländern unterschiedlich organisiert. Eine Grundorganisation ist allerdings feststellbar.

Jeder Bergbaustandort ist einmalig!!! Der jeweilige Verwahrungsplan demzufolge auch!!! Diese Grunderkenntnis ist nicht neu, aber immer wieder aufs Neue zu beachten.  Die Verwahrungsplanungen und die damit verbundenen Kosten (Aufwendungen) werden so vergleichbar und transparent, weltweit.


Für die Bergbausanierung (mine closure) wird die folgende Grundphilosophie zum weiteren Prüfstein:

„Habe einen effektiven Verwahrungsplan (Mine closure plan), folge ihm und überprüfe ihn immer wieder, insbesondere an den Schnittstellen des Projektes. Sei bereit, wenn notwendig, den Verwahrungsplan zu korrigieren, wenn die Verwahrung des Standortes ein optimales Ergebnis erbringen soll.“ 

Partner bei der Verwahrung aufgegebener Gewinnungs- und Aufbereitungsstandorte

-    Unabhängige, öffentliche Genehmigungs- und Kontrollbehörden sowie unabhängiges Projektmanagement

-         Vergabe der Sanierungsleistungen  (einschließlich Ingenieurleistungen) an gewerbliche Wirtschaft, Entwicklung des

     Abschlussbetriebsplanes

-         Beispiele: USA, Canada, Australien, Deutschland, in Bereichen erheblich davon abweichend

Die  Aufbereitungsrückstände und deren Ablagerung werden durch die Genehmigungsbehörden definiert und zugelassen. Die Verwahrung von Rückstandsspeicheranlagen ist eng verbunden mit der Verwahrung des Bergbaustandortes. In vielen Bergbauländer liegen Rahmenrichtlinien, insbesondere die Anforderungen an die Sanierung von Aufbereitungsrückstandsanlagen, vor. Diese bestimmen im erheblichen Maße die Aufwendungen (Kosten) für die Sanierung. Beispielhaft werden hier die USA aufgeführt:

Rückbau der Uranaufbereitungsrückstandsanlagen folgen den Umweltschutzstandards der U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA) und der Genehmigung sowie der Anleitung durch die U.S. Nuclear Regulatory Commission (U.S. NRC)  und/oder durch Vereinbarungen mit den Bundesländern.  In den Rahmenrichtlinien werden die Anforderungen des Department of Energie (DEO) und die Forderungen des Uranium Mill Tailings Radiation Controll Act (UMTRCA) berücksichtigt. Hier einige Grundlagen:

-         Standard Review Plan for The Review of a Reclamation Plan for Mill Tailings Sites under Title II of the Uranium Mill Taillings Radiation Controll Act of

     1978 (U.S. NRC 2004)

-    Standard Review Plan for In Situ Leaching Uranium Extraction License Applications (U.S. NRC 2003)

-    Design of Erosion Protection for Long-term Stabilization (U.S. NRC)

-    Office of Nuclear Material Safety and Safeguards (NMSS) Decommissioning Standard review Plan (U.S. NRC 2006b)

Neben der Verwahrung (Abdeckung) der Rückstandsspeicher oder der Rückverfüllung der Tailings, sind die Wasserfassungssysteme, die Wasseraufbereitungsanlagen (alternativ oder ergänzend permeable reactive Wände, funnel and gate) sowie der Grundwasserschutz (Gewässerschutz) die kostenbildenden Faktoren der Sanierung von Aufbereitungsrückstandsanlage.

b2) Die Technologie der trockenen in situ Verwahrung ist wie folgt beschrieben

Die Tailings werden als Suspension (slurry) in das Rückstandsbecken gepumpt. Mit der Abdeckung und über die Zeit konsolidieren und setzen sich diese. Zur Konsolidierungsbeschleunigung und zur Absenkung des Wassergehaltes (Verbesserung der Drainage, AMD) werden Vertikaldrains (vertical wicks) in die Tailings eingebracht, siehe Fa. Cofra BV.

-         Eine akzeptable Alternative besteht im Aufbringen einer Schicht unmittelbar auf die Tailings mit

     einer extrem niedrigen Durchlässigkeit (Dichtungsschicht). Häufig werden Schichten aus

     synthetischem Geotextile mit einer eingearbeiteten netzartigen Verstärkung

     (Kunststoffdichtungsbahnen) verwendet, die gleichzeitig zur Oberflächenstabilisierung dienen,

     siehe Fa. Naue GmbH & Co. KG. In Verbindung mit eingebrachten Vertikaldrains und

     entsprechendem Schichtenaufbau der Abdeckung kann so eine erhebliche Beschleunigung der

     Konsolidierung und des Setzungsabbaus erzielt werden.

-      Die Konturierung, die Landschaftsgestaltung und die Endabdeckung verlangen ein gutes

     Materialmanagement. Sowohl die Materialverfügbarkeit wie auch die Materialeigenschaften

     bestimmen im erheblichen Maße die Kostenhöhe der Verwahrungsleistung. Wenn möglich wird

     Haldenmaterial verwendet. Letztendlich werden die Anforderungen an das Material durch die

     Notwendigkeit der Einschränkung der Mobilität der kontaminierten Wässer und der

     Radionuklide, durch die revegetativen Maßnahmen und die Unterhaltung des Bauwerkes

     bestimmt. Die Anforderungen an das Abdeckmaterial werden insbesondere durch die Menge

     und die Lage der langlebigen radioaktiven Isotope und Zerfallsprodukte im Tailingskörper

     bestimmt.


Viele Rückstandsspeicher, insbesondere bei nicht radioaktiven Rückständen, werden einfach trocken, mit geeignetem Fels (häufig Haldenmaterial) ohne Revegetation abgedeckt.

Die vorgegebenen maximalen Konzentrationen (Güteziele) sowie die Verwaltung der sanierten Flächen und das Long-Term Monitoring haben erheblichen Einfluss auf die Gesamtkosten. Aufgrund noch fehlender einheitlicher Vorgaben in Deutschland sollen hier beispielhaft einige Forderungen aus Bergbauländern aufgeführt werden. So sind die nach UMTRCA-Anforderungen, von der DEO genehmigten und zu sanierenden Uran-Aufbereitungsrück-standsanlagen (uranium mill tailings sites) für eine 1000 jährige Überwachung auszulegen.

In die Sanierungsziele sollte aber auch die ionisierende Hintergrundstrahlung Eingang finden.

c) Finanzierung und Verwahrungskosten für aufgegebene Bergbaustandorte

Finanzierung der Verwahrung von aufgegebenen Bergbaustandorten

-         100 % Finanzierung durch die Bergwerksgesellschaft, Verwahrungsplanung sollte Bestandteil der Projektplanung sein

-         Private-public-partnership, öffentliche Mittel ergänzen das Finanzierungsbudget

-         100 % Finanzierung aus öffentlichen Mitteln

c1) Beispiel für 100% Finanzierung durch die Bergwerksgesellschaft

In der Kostendarstellung und im Kostenvergleich wird zwischen Erzgewinnung und –aufbereitung und Uranerzgewinnung und –aufbereitung unterschieden, weil die Beseitigung oder Reduzierung der radiologischen Auswirkungen des Uranerzbergbaues eine besondere Herausforderung darstellt. Ansonsten sind die Anforderungen an die Verwahrung der Bergbaustandorte die Gleichen.

c2) Allgemeine Kostendarstellung für ausgewählte Verwahrungsstandorte

d) Darstellung von Kosten für die Verwahrung der Hinterlassenschaften der Uranerzgewinnung und

     - aufbereitung für ausgewählte Bergbauländer und Beispiele

Obwohl jedes Verwahrungsprojekt einzigartig ist, nach dem Sanierungsprogramm verwahrt wird, das optimal für den Standort entwickelt wurde, sind die zur Anwendung kommenden bergbaulichen Verfahren und Methoden vergleichbar, weltweit. Dies trifft auch für die Verwahrungskosten zu. Da die Kosten für die notwendige abschließende Verwahrung des Bergbaustandortes die Effizienz des Bergwerkskonsortiums bestimmen, gilt es hier gleichzeitig festzustellen, das die Höhe der Aufwendungen für die Verwahrung darüber entscheiden, ob das Projekt aufgeschlossen wird oder nicht. Daraus hat sich ergeben, dass sich der Bergbau und damit auch die Verwahrung von aufgegebenen Bergbaustandorten zu einem innovativen Wirtschaftzweig entwickelt hat. Die Umschreibung mit 3D-Technologie, Dirty, Dark and Dangerous, trifft auf moderne Bergwerksbetriebe heute nicht mehr zu. Die Notwendigkeit, immer größere Mengen an Rohstoffen bereitstellen zu müssen, bei gleichzeitiger Ressourcenschonung, stellt diese und neue Anforderungen an den Bergbau und die abschließende Verwahrung des Bergbaustandortes.

Die hier zusammengeführten Kosten für die Verwahrung von aufgegebenen Bergbaustandorten sind natürlich nicht vollständig, aber repräsentativ. Es konnten ohnehin nur die aus öffentlichen Programmen finanzierten Verwahrungsobjekte herangezogen werden, da die Bergwerksunternehmen ihre Kosten häufig nicht offen legen. Für den kanadischen Bergbau trifft dies im besonderen Maße zu. Die Aufteilung der Finanzierung in einen aus privaten und in einem aus öffentlichen Mitteln gebildeten Anteil ist dort die übliche Finanzierungsmethode (private-public-partnership). Canada erscheint deshalb auch nicht in der unten stehenden Zusammenfassung. Die Beschränkung auf die Verwahrung von aufgegebenen Uranerzgewinnungs- und –aufbereitungsstandorten ist mit der Höhe der Kosten und den besonderen Anforderungen an diese Verwahrungsarbeiten begründet.

Rückstandsspeicher   Culmitzsch A und B Quelle: Wismut  GmbH und Lersow 2006 Rückstandsspeicher   Helmsdorf Quelle: Wismut  GmbH und Lersow 2006 LMBV reclamation project  Bärwalder See, Steinhuber, 08.08.2011 Click to enlarge Wismut reclamation project Trünzig Click to enlarge Wismut reclamation project Schlema/Alberoda Click to enlarge Wismut mill tailings storage Trünzig Click to enlarge Wismut mining facility Ronneburg Click to enlarge LMBV reclamation project open cast row Click to enlarge Click to enlarge Bergbauliche Uran-Produktion weltweit click to enlarge Entwicklung bergbaulicher Gewinnungsmethoden- Anteile   click to enlarge Click to enlarge

a1) Gefahren bei der Verwahrung von Bergbaustandorten erkennen und langzeitsicher, nachhaltig          ausschließen

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Siehe auch Rubrik: Tailings ponds