Der Wald im Erzgebirge
Historisch ist er auch als Meriquidi bekannt. Das heißt so viel wie „finsterer Wald“. Und unter diesem dichten, friedlichen Wald liegt ein Schatz: Tonnen von Lithium, Zinn und Wolfram. Genau jene Rohstoffe, die wir dringend für unsere Smartphones, Windräder und Elektroautos brauchen.
Aber wie finden wir die Lagerstätten dieser Rohstoffe, ohne den gesamten Waldboden aufzureißen und riesige, teure Löcher zu bohren? Das Forschungsprojekt DeepBeat fragt dazu einfach die Bäume. Wie das funktioniert und wie damit die Rohstoffsuche revolutioniert werden könnte, darum geht’s in dieser Folge. Mein Name ist Wieland Mikulajczyk. Wie gut, dass ihr zuhört! Das Forschungsquartett – Wissenschaft bei detektor.fm, in Kooperation mit dem Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf.
Herausforderung in Europa
Europa steht vor einer gewaltigen Herausforderung. Um den Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft zu meistern, benötigen wir enorme Mengen an kritischen Rohstoffen. Doch viele der oberflächennahen Vorkommen sind erschöpft. Neue Rohstoffquellen liegen tief im Untergrund vergraben. Sie aufzuspüren ist mit herkömmlichen Methoden wie Testbohrungen extrem teuer, langwierig und belastend für Natur und Anwohner.
Frau Dr. Solveig Pospich ist Teil des Teams vom europäischen Forschungsprojekt DeepBeat am Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf und forscht dazu, wie man durch chemische Analysen von Pflanzen und Böden an der Oberfläche tief verborgene Lagerstätten sichtbar machen kann. Frau Dr. Pospich, herzlich willkommen im Forschungsquartett! Danke, dass ich hier sein kann.
Pflanzen als Detektive
Und herzlich willkommen, Frau Pospich! Wenn Sie im Wald sind, können Sie das noch genießen oder sehen Sie dann bei jeder Buche und Kiefer die Arbeit? Ah, das kommt immer darauf an, wie lang die letzte Geländearbeit her ist. Wenn es ein, zwei Monate her ist, dann geht das schon wieder. Wenn es sehr nah dran ist, so wie ein, zwei, drei Wochen, dann tatsächlich sehe ich mehr die Baumbestände als den Wald.
Und bei Baumbeständen gucke ich immer vor allen Dingen auf die Vitalität der Bäume und natürlich auf die Anordnung, welche Arten vorherrschen. Das heißt im Prinzip das Ökosystem. Und da kommt dann schon der professionelle Blick durch. Wie kommt man eigentlich auf die Idee, Pflanzen als Detektive für die Rohstoffsuche zu benutzen?
Die ursprüngliche Idee kommt aus der Rückverfolgbarkeit von Nahrungsmitteln. Ich hatte darüber meine Doktorarbeit geschrieben. Kann ich nachprüfen an der geochemischen Zusammensetzung von Tee, wo dieser Tee gewachsen ist? Und meistens sind die oberflächennahen Faktoren natürlich die starken Faktoren. Das heißt, wenn Düngemittel eingesetzt werden oder wenn wir verschiedene Böden haben, wenn der Mensch die Böden verändert etc.
Geochemische Signaturen
Und ich hatte überlegt, dass alle diese Faktoren eigentlich veränderbar sind und zwar sehr variabel, also jedes Jahr anders sein können. Das heißt, auf eine chemische Signatur, die das abbildet, kann ich mich nicht verlassen, wenn es darum geht, die Herkunft nachzuweisen. Und dann hatte ich gedacht, okay, kann man denn die Geologie, die zugrundeliegenden Gesteine heranziehen?
Und gibt es Gebiete, die vielleicht spezifisch genug sind, dass ich dann nachweisen kann, dass der Tee überhaupt nur in dieser Region gewachsen sein könnte? Das war so der Ursprungsgedanke. Und das hat sich dann über die Jahre immer weiterentwickelt, auch über mehrere Forschungsprojekte hinweg, hin zu der Erkenntnis, dass die Pflanzen tatsächlich sehr präzise eine oberflächennahe Geologie abbilden können.
Und zwar unabhängig davon, welcher Boden oben drüber liegt oder wie der Boden bearbeitet ist. Das war schon an sich sehr, sehr spannend. Und dann ist jetzt im nächsten Schritt die Frage: Gut, eine Lagerstätte ist eine sehr starke geochemische Anomalie.
Anomalien und Chemie
Und das heißt, wenn eine Lagerstätte sehr nah an der Oberfläche ist, dann sehe ich sie auf jeden Fall. Ich sehe sie in allen Materialien. Ich sehe sie im Boden, ich sehe sie im Wasser, ich sehe sie teilweise an dem Ökosystem schon, ich sehe sie aber vor allen Dingen auch in der Chemie von den Pflanzen.
Wenn diese Geochemie, diese Anomalie nun viel tiefer liegt, ist für mich die Frage: Kann ich sie denn immer noch sehen? Und genau so kam dieser Gedanke rein, dass man mit oberflächennahen Materialien, die sehr umweltschonend in der Beprobung sind, gucken könnte, ob man eine Lagerstätte findet, die tiefer liegt als unmittelbar unter der Oberfläche.
Und wie schafft man das jetzt? Mit diesem chemischen Fingerabdruck, würde ich es jetzt mal nennen, von einem Erzvorkommen, das vielleicht ja hunderte Meter tief unter der Erde liegt. Wie schafft dieser Fingerabdruck das jetzt bis hoch in die Kiefernadeln oder in eine Blaubeere?
Transportmechanismen
Es gibt unterschiedliche Wegsamkeiten, die einen Transport von tief liegenden Elementen, also von einer sehr starken Anomalie an der Oberfläche, ermöglichen. Das eine ist tatsächlich, dass wir eine Lagerstätte in der Tiefe haben, die erst mal nicht mit der Oberfläche verbunden ist.
Aber im Laufe der geologischen Zeiträume entstehen Bruchzonen. Und entlang von solchen Bruchzonen werden Elemente transportiert. Welche und wie viel, das ist genau immer die Frage. Also gibt es überhaupt einen Transportmechanismus für die Elemente, nach denen wir suchen? Das ist auch ein Teil dieser Forschung.
Im geologischen Sinne würde man sagen, nach welchen rezenten Ereignissen oder nach welchen rezenten Strukturen müssen wir gucken, dass diese Elemente überhaupt transportiert werden können. Die zweite Ansatz ist, dass die geologische Struktur, die von vornherein da ist, schon eine Überprägung des Umfeldes geschaffen hat, die eine chemische Überprägung hat.
Chemische Überprägung
Das heißt konkret, zum Beispiel, wenn wir eine große Intrusion haben von einem granitischen Magma, dann kann diese Hitze und die damit verbundenen Fluide, die in das Gestein eintreten, das umgebende Gestein verändern. Und sie verändern das nicht nur im Sinne ihrer Struktur, also Festigkeit oder so, sondern auch in ihrer Chemie.
Und diese Abfolge von chemischen Sequenzen, die verändern sich mit der Distanz. Und das nennen wir den Vektor zum Erz. Das heißt, wenn wir diesen Vektor zum Erz chemisch abbilden können, dann haben wir auch schon mit dem Pflanzen an der Oberfläche unter Umständen eine Idee, wo noch eine Lagerstätte in der Tiefe liegen könnte, die diese chemischen Veränderungen, diesen Vektor erstellt.
Geobotanik vs. Phytogeochemie
Könnte man ja denken, da wächst eine bestimmte Pflanze, also muss dort Metall im Boden sein. Das nennt sich Geobotanik. Bei DeepBeat nutzen Sie aber einen anderen Ansatz, die sogenannte Phytogeochemie. Was ist genau der Unterschied und warum schauen Sie sich nicht die Pflanzenart, sondern das, was in der einzelnen Pflanze steckt, an?
Die Pflanzenarten sind meistens sehr stark gebunden an das unmittelbare Umfeld. Das heißt, Geobotanik bildet, ich würde sagen, vielleicht die oberen 10 Meter an unterschiedlicher Geologie ab. Und das tut sie sehr präzise. Das hat tatsächlich auch schon Georgius Agricola, einer der Ersten, der im 17. Jahrhundert hier schon daran geforscht hat, festgestellt und hat damit auch Erzexplorationen im Erzgebirge durchgeführt.
Und in unserem Fall, vor allen Dingen in diesem Projekt DeepBeat, von der EU gefördert, da haben wir die tiefliegenden Lagerstätten. Und dieses Signal von diesen tiefliegenden Lagerstätten ist sehr, sehr viel geringer, als wenn es näher an der Oberfläche wäre.
Chemische Signale
Und dadurch können wir nicht mehr darauf bauen, dass die Pflanzen tatsächlich sich in ihrem Ökosystem, in ihrem Verdrängungsmechanismus, auf der Oberfläche darauf einstellen oder das überhaupt bemerken. Und deswegen haben wir ein anderes System, das nur und allein auf der Chemie der Pflanze aufsetzt.
Wobei ich ein bisschen einschränkend sagen muss, das Ökosystem ist natürlich sehr wichtig, weil die vorherrschende Chemie in der Nähe der Oberfläche bestimmt, welche Elemente überhaupt verfügbar sind für die Pflanze. Und wenn wir diese ganz kleinen, schwachen Signale aus der Tiefe noch in den Oberflächen nachweisen möchten, ist das natürlich überlagert durch oberflächennahe Signale.
Das heißt, wir müssen verstehen, was die oberflächennahen Signale sind, um die dann zu reduzieren, um dann aus dem Rest des Signals noch eine Interpretation auflegen zu können.
Organismen im Wald
Sie untersuchen im Projekt ja eine bunte Mischung, würde ich sagen: Zweige, Zapfen, Rinde und Harze, Nadelbäume, Laubbäume, Sträucher und sogar Pilze. Wer im Wald verrät denn am meisten? Das ist Teil unserer Forschung tatsächlich. Wir haben hier zwei Aspekte.
Das eine ist, einmal wie breit ist der Wurzelballen oder das Einzugsgebiet des Organismus. Pilze haben teilweise ein sehr, sehr großes Einzugsgebiet und sie sind Schwermetall-Akkumulatoren. Bäume haben mehrere Kubikmeter Wurzelballen. Also eine Kiefer kann bis zu neun Meter tief reichen und auch neun Meter im Durchmesser oder auch größer, je nachdem, wie die Situation für die Kiefer sich darstellt.
Und Büsche haben wiederum sehr viel flachere, sehr viel kleinere Einzugsgebiete. Das heißt, allein mit der Wahl des Organismus wählen wir auch schon ein bisschen das Einzugsgebiet oder den Raum, über den wir unser chemisches Signal integrieren. Das ist der eine Aspekt.
Pflanzenmaterial und Proben
Der andere Aspekt ist, dass es gar nicht unbedingt spezifisch ist für eine Pflanzenart oder eine Pilzart, sondern was fast noch wichtiger ist als die Art, ist der Anteil der Pflanze, den wir messen. Zum Beispiel hat ein Blatt eine komplett andere chemische Zusammensetzung als ein Zweig oder als die Rinde oder das Harz.
Und das Gleiche gilt für den Pilz. Der hat ja auch in seinem Fruchtkörper unterschiedliche Kompartimente, die alle sehr unterschiedlich die Elemente anreichern. Das heißt, für uns hat diese zwei Fragen hauptsächlich: Wie groß ist das Volumen, das wir integrieren wollen? Was denken wir, was ein sinnvolles Gesamtvolumen wäre, das wir mit den Bäumen, mit den Pflanzen abrastern?
Und das Zweite ist eigentlich eher sogar: Welches Pflanzenmaterial, welches Pilzmaterial, welchen Anteil des Organismus messen wir? Die andere Idee ist natürlich, nicht alle Individuen, nicht alle Arten sind überall verfügbar.
Regionale Unterschiede
Also zum Beispiel, wir sind über ganz Europa. Im Süden von Europa, in einem anderen Projekt, haben wir große Olivenbaumplantagen oder Mandelbaumplantagen. Im Norden, in Skandinavien, in unserem Projekt in DeepBeat, haben wir sehr viel Fichten- und Fichtendominierte Wälder, manchmal auch Birken dazwischen.
Und hier in Zentraleuropa sind natürlich Buchen auch noch sehr häufig, während die Fichte durch die Hitzewellen zunehmend zurückgedrängt wird. Das heißt, wenn wir diese Methode auch auf sichere Füße und auch klimastabile Füße stellen wollen, dann müssen wir natürlich unabhängig werden von der eigentlichen Art.
Geopolitischer Druck und Einbeziehung der Bevölkerung
Ich habe es in der Anmoderation gesagt: Der geopolitische Druck in der EU ist momentan sehr hoch. Wir wollen strategische Rohstoffe. Ja, da wollen wir unabhängiger von anderen Ländern werden. Deshalb wird ja auch unter anderem Ihr Projekt von der EU gefördert.
Andererseits, wenn wir da jetzt mit der Brechstange rangehen und das Zeug mal ganz salopp gesagt rausholen, dann finden das die Leute vor Ort wahrscheinlich gar nicht so gut. Wie beziehen Sie die Menschen vor Ort in den Testgebieten ein? Zunächst einmal muss man sagen, Menschen, die vor Ort leben, sind immer Leute, die auch die Gegend, in der sie leben, einfach lieben.
Sonst würden sie da nicht leben. Und ich selber habe so ein … ich will nicht sagen Kindheitstrauma, aber ich bin in eine Region gezogen und dann ist gegenüber ein Haus gebaut worden. Und damit ist meine Fläche genommen worden. Das ist etwas, was sehr tief in mir nachwirkt.
Verständnis für die Anwohner
Und ich habe deswegen sehr viel Verständnis für die Leute, die natürlich dann in Sorge um diese Region sind. Das ist der eine Punkt, mein ganz persönlicher Ansatz, dass ich da eigentlich auf der Seite der Leute bin, die in der Region leben. Und das ist auch mit die Idee, warum ich diese Methodik entwickelt habe: eine Vorerkundungsmöglichkeit zu geben, die sehr, sehr geringinvasiv arbeitet.
Wie wir jetzt im Projekt vorgehen, ist, dass wir, bevor wir überhaupt auf die Fläche gehen, Kontakt zu den lokalen Leuten suchen. Die haben das unterschiedlich gut angenommen. Aber wir haben immer Kontakt zu den lokalen NGOs, zu den lokalen Nichtregierungsorganisationen, schließen können.
Transparente Kommunikation
Und sind auch in einem sehr guten persönlichen Austausch mit denen, indem wir immer genau erklären, was wir machen, was wir nicht machen, was die Intention ist, von wem das Geld kommt, wie viel Geld wirklich für die einzelnen Phasen in diesem Bereich genutzt wird. Ich bekomme immer zurückgemeldet, dass die Transparenz, mit der wir hier vorgehen, sehr gewertschätzt wird.
Es ist natürlich so, dass wir als Forschungsprojekt natürlich nicht die Endgegner sind, sag ich mal. Also nicht die Bergbaufirma, die dann tatsächlich einen Bergbau aufmachen möchte. Und das wissen die Leute auch. Das ist natürlich etwas, wo wir natürlich auch in einer sehr komfortablen Situation sind in diesem Gespräch.
Frühzeitige Kommunikation
Aber grundsätzlich finde ich, müssen wir in Europa auch die Entscheidungen, warum wir wo welche Raumnahme machen, immer klar mit der Bevölkerung, die vor Ort lebt, kommunizieren und frühzeitig kommunizieren. Jegliche Kommunikationsforschung sagt, dass, wenn man Leute frühzeitig sehr transparent aufklärt, dass man dann eigentlich sehr, sehr oft in sehr gute und sehr konstruktive Gespräche gehen kann, um zu schauen, wie man die Raumnahme diskutieren kann.
Und da gibt es v.a. aus dem australischen Bereich und teilweise auch aus dem kanadischen Bereich, die haben mit den First Nations, die dort ansässig sind, ein Konzept entwickelt, das sich FPIC, also Free Prior Informed Consent, nennt. D.h. der Ansatz ist, dass man alles erklärt, bis ins Detail, und dann mit den Leuten bespricht, ob sie einverstanden sind mit den Maßnahmen, die gemacht werden müssen.
Konstruktive Ansätze
Das ist der Consent. Aber die Idee ist, dass es „free“, d.h. es ist eine freie Entscheidung. Es gibt keine Konditionen für ein Nein oder ein Ja. „Prior“, also davor, d.h. der Consent ist davor. Und „informed“, d.h. dass die Leute aufgrund einer sehr gut informierten Sachlage, also sich sehr gut informieren können, sehr gut informiert wurden und dann aufgrund dessen ihr Einverständnis oder Nicht-Einverständnis geben.
D.h. auch ergebnisoffen auf die Leute einzugehen. Das halte ich für einen Ansatz, der sehr konstruktiv ist, weil es die Möglichkeit gibt, über die Raumnahme zu sprechen und sich zu überlegen, wie kann man das am besten gestalten, wenn man es denn nicht vermeiden kann.
Probleme zwischen Anwohnern und Firmen
Dass das nicht gemacht wird, sehe ich immer wieder. Ich sehe immer wieder, dass es auch in Probleme zwischen Anwohnern und Firmen kommt, weil die Firmen häufig nicht verstehen, wie viel sie gewinnen würden, wenn sie sehr früh kommunizieren würden. Ich habe ein persönliches Interesse daran, dass die Menschen keine Angst vor solchen Maßnahmen haben.
Weil ich denke, wenn man keine Angst hat, sondern wenn man sich wirklich informieren kann und man kann sich am besten informieren, wenn man es sich angstfrei informieren lässt oder kann, dann kann man mitgestalten, weil man mitreden kann. Weil man wirklich mitreden kann.
Einbeziehung der Anwohner
Ich denke, Anwohner kennen die Region immer sehr gut. Die wissen, welche Maßnahmen extrem kritisch sein können, z.B. fürs Wasser oder für die örtliche Natur oder für Anwohner im Sinne von Schall oder was da so alles reinspringen kann. Wenn die einbezogen werden, kann man frühzeitig abschätzen, ob ein Bergbauunternehmen in unserem Fall, wenn es zum Bergbau kommen sollte, überhaupt sinnvoll ist.
Das will ich mit diesem Projekt auch abfangen. Das ist die Idee, dass man so frühzeitig anfängt, mit den Leuten zu reden, dass man schon in der ganz frühen Explorationsphase lernt, ob die Leute überhaupt bereit sind, diese Region zur Disposition zu stellen.
Oder ob man schon in dieser ganz frühen Phase lernt: Nein, den Leuten ist z.B. die Region und die Natur oder das Setting oder das Grundwasser so wichtig, die werden sich nicht auf einen Bergbau einlassen. Das ist auch ein Teil der Exploration. Es geht nicht immer nur um das geologische Setting, es geht auch darum, ob wir das sozial vertretbar machen können, an einer Stelle einen Bergbau aufzufahren.
Abschluss
Das sagt Dr. Solveig Pospich vom Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf. Vielen Dank für Ihre Zeit und das sehr spannende Gespräch! Danke schön! Ich habe mich auch sehr gefreut.
Außerdem möchte ich an dieser Stelle danken. Danke für die Produktion an Paula Böhtemann. Damit sind wir am Ende für das Forschungsquartett für diese Woche. Immer donnerstags erscheint eine neue Episode. Wir freuen uns, wenn ihr wieder reinhört.
Und natürlich, wenn ihr einem wissenschaftsbegeisterten Menschen vom Forschungsquartett erzählt. Ich bin Wieland Mikulajczyk. Ich danke euch fürs Zuhören. Bleibt neugierig und bis zum nächsten Mal.
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Foto: Martin Fabera