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Bei der mikrobiellen Laugung macht man sich die Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und Mineralien zunutze. Weltweit werden auf diesem Wege etwa 25% des Kupfers, 10% des Urans, 3% des Kobalts und des Nickels sowie mehr als 10% des Goldes gewonnen, hauptsächlich aus sulfidischen Erzen. Intensive Forschung wird weltweit mit dem Ziel durchgeführt, klassische pyrometallurgische Verfahren durch diese Biotechnologie abzulösen. Auch die Wertstoffgewinnung aus Abfällen, z.B. Elektronikschrott, kann durch gezielte mikrobielle Laugung erreicht werden. Die Technik bietet Chancen, umweltschädliche Hinterlassenschaften des Bergbaus wie Abraumhalden oder Bergeteiche mit Hilfe von geeigneten Organismen aufzuarbeiten und Wertstoffe wieder in den Stoffkreislauf einzubeziehen. Das Problem der "sauren Bergwerksausflüsse" (engl. "Acid Rock Drainage" = ARD) ist ein Resultat unerwünschter, spontaner Laugungs-Aktivitäten, die zu großflächigen Schwermetall-Kotaminationen von Boden und Grundwasser führen können. So gibt es im Kohlebergbau erhebliche Probleme mit ARD, da der in Kohle enthaltene Schwefel oft zu mehr als der Hälfte in Form von Pyrit vorliegt. In den neuen Bundesländern haben sich aufgrund dieser Prozesse, die ganz wesentlich mikrobiell verursacht sind, im Bereich der Braunkohlefördergebiete bereits Restseen mit einem lebensfeindlichen pH-Wert um 2 und hohen Schadstoff-Konzentrationen gebildet.

Biofilme können die Korrosion von mineralischen, metallischen und polymeren Werkstoffen beschleunigen ("Biokorrosion"). Es wird geschätzt, daß die Korrosionsschäden, gerechnet als Erhaltungsaufwand, in Deutschland pro Jahr bei ca. 6 Mrd. € liegen, wobei 10-20 % mikrobiell beeinflußt sind. Um diese Schäden, die zu einem erheblichen Teil auf die Einwirkung von Mikroorganismen in Form von Biofilmen zurückzuführen sind, in den Griff zu bekommen, sind intensive, systematische Untersuchungen zu den Korrosionsmechanismen, den beteiligten Mikroorganismen sowie dem Widerstandsverhalten von grundsätzlich geeigneten Werkstoffen erforderlich. Hier gibt es noch sehr große Wissenslücken, und um sie zu füllen, sind genaue Kenntnisse vom Verhalten der Mikroorganismen an Grenzflächen und den dort ablaufenden biotisch-abiotischen Wechselwirkungen erforderlich, die durch materialkundliche Kenntnisse interdisziplinär ergänzt werden müssen. Schwerpunkte der Forschungsarbeiten werden dabei sein:

Optimierung bzw. Verhinderung der Biolaugung

  • Erfassung und Charakterisierung der relevanten laugenden Mikroorganismen mit klassischen und modernen mikrobiologischen und genetischen Methoden
  • Biochemie, Physiologie und Systematik relevanter, laugender Mikroorganismen
  • Referenzsammlung von Mikroorganismen weltweiter Laugungsstandorte
  • Konzeption und Optimierung der Laugung
  • Entwicklung von Strategien zur Verhinderung unerwünschter Laugung

Biokorrosion von mineralischen, metallischen und organischen Werkstoffen

  • Charakterisierung der korrosionsrelevanten Gruppen von Mikroorganismen
  • Erforschung der Korrosionsmechanismen
  • Methoden zum Nachweis mikrobieller Beteiligung in Schadensfällen
  • Entwicklung von Verfahren zur Verhinderung und Sanierung von Biokorrosion