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Autonomous Underwater Explorer for Flooded Mines

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Ein Blick in die Vergangenheit könnte einen Weg zu den unentdeckten Schätzen Europas aufzeigen

Allein in Europa gibt es ungefähr 30 000 stillgelegte oder geflutete Minen, von denen einige wieder profitabel sein könnten. Eine bahnbrechende robotergestützte Explorationsplattform steht bereit, in die Materie einzutauchen und herauszufinden, bei welchen sich eine Wiedereröffnung lohnen würde.

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Die Menschheit extrahiert seit Urzeiten die Mineralien und Metalle unserer Erde, um Innovationen möglich zu machen. Im Laufe der Zeit haben Fortschritte im Bergbau, in der Verarbeitung und beim Einschmelzen die Kosten des Bergbaus gesenkt, während die Nachfrage neue Märkte geschaffen hat, wie zum Beispiel den für Seltenerdelemente, die für umweltfreundliche Technologien unerlässlich sind. Zwar ist es vorstellbar, dass in vielen stillgelegten Minen wertvolle Schätze verborgen liegen, da diese jedoch oft geflutet wurden, ist ihre Exploration für den Menschen jedoch sehr schwierig oder sogar unmöglich. Das EU-finanzierte Projekt UNEXMIN hat eine sichere, umweltfreundliche und kosteneffektive Alternative entwickelt – den UX-1. Autonome Unterwasserroboter werden Minen mit Potenzial ermitteln. Deren Wiedereröffnung könnte der EU-Wirtschaft einen Schub geben und die Abhängigkeit von Importen kritischer Rohstoffe abschwächen.

Erkundungsroboter bahnen sich ihren Weg durch geflutete Minen, um sie zu analysieren

Die fortschrittliche Multiroboterplattform von UNEXMIN wurde entwickelt, um geflutete Minen zu erkunden und geologische Daten zu sammeln. Die Zusammenarbeit zwischen mehreren Robotern als Team dient zwei Hauptzwecken. Erstens kann so die Nutzlast verteilt werden, um den Energieverbrauch zu senken, sodass jeder Roboter länger und zuverlässiger arbeiten kann. Zweitens beschleunigt dieses Vorgehen die Datenerhebung, da das Team ausschwärmen und mehrere Stollen und Grubenbaue gleichzeitig erkunden kann. Der Projektstipendiat Luís Lopes erläutert: „Die Befähigung zur Echtzeit-Lokalisierung, Kartierung und Navigation sowie die Wahrnehmungs- und Untersuchungssoftware ermöglichen es dem UX-1, autonome Explorationen und die Analyse komplizierter und gefährlicher Unterwasserumgebungen durchzuführen.“ Ein einzelner UX-1 ist kugelförmig mit einem Durchmesser von etwa 60 cm, wiegt etwa 112 kg und kann bis zu fünf Stunden lang arbeiten. „Die Daten werden nach jeder Mission mit maßgeschneiderter Software ausgewertet, die 3D-Karten und Modelle der Minenumgebungen sowie eine geologische Analyse der Wasserchemie und der Eigenschaften der Minenwände ausgibt. Unsere Kombination aus eingebautem Navigationssystem und wissenschaftlichen Instrumenten gab es in einem Roboter dieser Größe bislang noch nie – noch nicht einmal in wesentlich größeren“, fügt der Projektkoordinator Norbert Zajzon hinzu.

Herausforderungen überwinden und in die Tiefen tauchen

UNEXMIN erprobte die UX-1-Multiroboterplattform in äußerst vielfältigen und komplexen Umgebungen an fünf Teststandorten, darunter eine Stätte des UNESCO-Weltkulturerbes in Slowenien sowie ein ausladendes thermisches Höhlensystem in Ungarn. Laut Lopes „kam es in der Ecton-Mine im Vereinigten Königreich, die seit über 150 Jahren stillgelegt ist, zu den spannendsten Entdeckungen. Sie führten zu einem neuen Verständnis der Mineralisierung sowie der Tektonik und Strukturgeologie der Region. Außerdem klärten sie auf, wie die Mine im 18. und 19. Jahrhundert betrieben wurde.“ Insgesamt gingen die UX-1-Roboter auf 50 Tauchgänge, deckten dabei innerhalb von 98 Stunden 5 000 m an Stollen und Grubenbauen ab und sammelten etwa 9 TB an Daten.

Weitreichend anwendbar mit sich entwickelnden Vorteilen

Neben den Anwendungen im Bergbau kann der UX-1 sowohl öffentlichen als auch privaten Unternehmen auf verschiedene Arten von Nutzen sein. Zajzon erklärt: „Geologische Gutachter, Regierungsbehörden und Universitäten können die Daten zu Bildungszwecken verwenden. Wasserversorgungsunternehmen können ihre Rohrleitungen überprüfen, ökologische Unternehmen können die Risiken von Unterwasserumgebungen für die Öffentlichkeit bewerten und selbst touristische Ziele können die Daten zum Marketing und zur Anlockung potenzieller Besucher einsetzen.“ Das Team hat sich bereits Finanzmittel für die Weiterentwicklung seiner Plattform von EIT RawMaterials gesichert, dem größten Rohstoffkonsortium der Welt. In der Zwischenzeit wird die Ausgründung UNEXMIN GeoRobotics die aktuelle UNEXMIN-Technologie zur Marktreife bringen, um ihre kommerzielle Nutzung zu ermöglichen.

Schlüsselbegriffe

UNEXMIN, Mine, Roboter, Daten, Unterwasser, Bergbau, autonom, Navigation, geflutete Minen, geologisch, Seltenerdelemente, 3D-Karten

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