REEMAP: Seltene Erden werden mit großflächigen optischen Methoden aufgespürt

„REEMAP“ optimiert die Methode, mit der sich Seltene Erden erkunden lassen. Die innovative Lösung des Projektteams: Es misst mit abbildender Spektroskopie die spezifischen Mineral- und Element-Reflektionen. Die unter­suchten Stoffe werden mit Hilfe einer Software qualifiziert und so „sichtbar“ gemacht. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert. „r4“ sichert Hightech-Ressourcen und damit Zukunft.

Feinste Details werden sichtbar

Das Forschungsprojekt „REEMAP“ setzt mit seiner Technologie neue Qualitätsmaßstäbe in der Seltenerd- und Mineralbestimmung. Sein reflexionsspektrometrisches Verfahren bietet die Möglichkeit, Seltenerdvorkommen exakt zu kartieren, und zwar durch abbildende Spektroskopie. In Abhängigkeit von den Aufnahmebedingungen lassen sich feinste, für den Menschen nicht sichtbare Vererzungen spektral und räumlich verfolgen, qualifizieren und quantifizieren. „REEMAP“ entwirft dafür eine hyperspektrale Analysekette, die sich einfach, schnell und hochautomatisiert anwenden lässt.

Elemente und Minerale absorbieren und reflektieren elektromagnetische Strahlung, welche gemessen werden kann. Aus diesen Informationen können die Forscher Rückschlüsse ziehen, um welche Minerale es sich handelt. Dies erfolgt für jedes einzeln gemessene Pixelspektrum, sodass jedem Messwert oder Pixel eine Analyse zugeordnet werden kann.

Übliche Explorationsverfahren betrachten meist nur punktförmige Probenentnahmen, die anschließend in
ein Raster integriert werden. Solche Untersuchungen sind jedoch oft fehleranfällig. Im Gegensatz zu diesen Punktspektrometern führen die abbildenden Spektrometer Hunderte bis Tausende Messungen zeitgleich aus. So kann eine Projektion entstehen, die einer klassischen Fotografie ähnlich ist. Mit Hilfe der Projektion können
die Mineral- und Elementverteilungen dargestellt und zu einer 3D-Oberflächenmodellierung herangezogen werden.

Verlässliche Software

Spektroskopie und 3D-Modellierung

Mit Hilfe von Spektroskopie und 3D-Modellierung kartiert „REEMAP“ Vorkommen Seltener Erden.

GFZ Potsdam

Im Rahmen des Projekts entwickelt das Team der Wissenschaftler aus drei Forschungseinrichtungen eine modulare Multi-Sensor-Prozesskette für abbildende Spektrometer, die es ermöglicht, Seltene Erden zu detektieren und zum Teil zu quantifizieren. Ziel ist eine kostengünstige, schnelle sowie verlässliche Exploration und Potenzialeinschätzung.

Die Analysenkette soll zudem plattformunabhängig als Software umgesetzt und in eine Verwertungskette inte­griert werden. Gemeinsam mit einer ausgewählten Sen­sorik bildet die Software ein verlässliches System. Geschultes Personal kann mit diesem System Seltenerdoxid-Konzen­trationen schnell und präzise vor Ort kartieren.

Test vor Ort und im Labor

Getestet werden soll die „REEMAP“-Entwicklung vor Ort an Aufschlüssen, aber auch an entnommenen Proben und an Bohrkernen unter Laborbedingungen. Tests erfolgen über- und untertage an magmatischen und sedimentären Lagerstätten – sowohl an verwitterten als auch an frischen Oberflächen. Auch sind Drohnenüberflüge geplant.

Das System wird in geographisch und mineralogisch unterschiedlichen Testgebieten evaluiert, kalibriert und validiert. Kerngebiete zur Validation von „REEMAP“ liegen in Schweden (Norra Kärr, Olserum), Norwegen (Fen), Spanien (ozeanische Karbonatite) und in Namibia (Lofdal).

Ist das Projekt in Labor und vor Ort erfolgreich, lässt sich damit verlässlich erkennen, wo minimale und wo abbauwürdige Vorkommen lagern. Die Ergebnisse erlauben einen fokussierten Abbau der Vorkommen. Auch dieser gezielte, wirtschaftliche Einsatz dient der Nachhaltigkeit: Der ökologische Fußabdruck beim Abbau Seltener Erden verbessert sich.