Vom Himmel zum Boden: Erdbeobachtungsdaten für den Bergbau nutzen
Die Europäische Union (EU) ist in hohem Maße von Rohstoffen für Schlüsselindustrien abhängig, z. B für die Energiewende und die Dekarbonisierung. Diese Abhängigkeit führte jedoch zu erheblichen Problemen, wie das kürzlich verabschiedete Gesetz zu kritischen Rohstoffen(öffnet in neuem Fenster) (Critical Raw Materials Act) zeigt.
Die Kluft zwischen Weltraum und Erde überbrücken
Das EU-finanzierte Projekt S34I(öffnet in neuem Fenster) wurde ins Leben gerufen, um eine sichere, nachhaltige und unabhängige Versorgung mit Rohstoffen innerhalb der EU sicherzustellen. „S34I möchte datengestützte, nicht-invasive Erdbeobachtungsmethoden entwickeln, die jede Phase des Bergbauprozesses unterstützen“, erklärt Projektkoordinatorin Ana Cláudia Teodoro. Von der Exploration neuer Lagerstätten über die Steuerung des Abbaus bis hin zur Überwachung der Umweltauswirkungen nach der Stillegung eines Bergwerks soll S34I den Bergbau nachhaltiger machen und bessere Einblicke für die politische Entscheidungsfindung bieten. „Wir verkörpern das Motto ‚Vom Himmel zum Boden‘, das den innovativen Einsatz von Erdbeobachtungstechnologien zur Bewältigung von Herausforderungen in verschiedenen Lebenszyklusphasen des Bergbaus widerspiegelt“, fügt Teodoro hinzu. „Durch die Kombination von Daten der Copernicus-Satellitensensoren (Optik- und Radarsensoren) mit anderen Plattformen wie luftgestützten Systemen, niedrig fliegenden Drohnen, bodengestützten Methoden und Feldarbeit haben wir fortschrittliche Lösungen entwickelt, die neue Möglichkeiten für Erdbeobachtungstechnologien erschließen.“
Neue Technologien und Dienstleistungen
Im Rahmen von S34I wurden 20 neuartige, auf künstliche Intelligenz gestützte Methoden zur Analyse von Erdbeobachtungsdaten eingeführt, über 50 FAIR-konforme Datensätze erstellt und drei Kategorien von Erdbeobachtungsdiensten für die Interessengruppen im Bergbau entwickelt: Rohstoffkartierung, Frühwarnsysteme und Umweltüberwachung. Außerdem wurde eine spezielle Plattform(öffnet in neuem Fenster) für die Geodatenverarbeitung eingerichtet, um Daten von mehreren Pilotstandorten zu integrieren und zu visualisieren. Neben der Technologie bietet S34I eine öffentlich zugängliche MOOC- und E-Learning-Plattform sowie ein Weißbuch mit politischen Empfehlungen, Protokollen und Leitlinien in Bezug auf den Einsatz nicht-invasiver Erdbeobachtungstechnologien im Bergbau.
Maßgeschneiderte Fortschritte bei Exploration, Abbau und Überwachung
Die Arbeit von S34I geht über den Stand der Technik hinaus und befasst sich mit spezifischen Herausforderungen in verschiedenen Lebenszyklusphasen des Bergbaus. „Für die Landexploration haben wir einen Kobaltexploration-Prototyp entwickelt, der fortschrittliche Satellitensensoren wie Landsat-9 und PRISMA mit KI-Methoden kombiniert“, führt Teodoro aus. Zudem integrierte das Team luftgestützte Hyperspektral- und LiDAR-Daten, um die Genauigkeit der Kartierung zu verbessern und gleichzeitig die Notwendigkeit einer Validierung am Boden zu verringern. Im Bereich der Küsten- und Flachwasserexploration entwickelte das Team eine systematische Methodik, um Ablagerungen an Land und an der Küste zusammenzuführen. Für die Erhebung von Offshore-Daten wurde eine innovative Technologie der Unterwasser-Hyperspektral-Bildgebung eingesetzt. Zu den weiteren Projektaktivitäten gehörte die Entwicklung eines satellitengestützten photogrammetrischen Verfahrens zur Volumenschätzung von Lagerhalden und Abfalldeponien. Eine neue Superauflösungstechnik mit künstlicher Intelligenz hilft bei der Verbesserung von Satelliten-Erdbeobachtungszeitreihen für die Überwachung von Bodenverformungen. Außerdem wurden kostengünstige GNSS-Empfänger eingesetzt, um kontinuierliche Daten vor Ort zu sammeln, damit die Markscheider nicht mehr in potenziell gefährlichen Gebieten arbeiten müssen. Im Bereich der Umweltüberwachung stellten Wissenschaftler Forschungen zum Einsatz hochauflösender Erdbeobachtungsdaten für die Kartierung des Eintrags von Bestandteilen säurehaltiger Abwässer (Acid Mine Drainage, AMD) in Gewässer an. Für die Analyse der Beziehung zwischen Oberflächenreflexionsspektren und Bestandteilen säurehaltiger Abwässer wurde eine neue KI-basierte Methode implementiert.
Wettbewerbsfähige Bergbauindustrie in Europa
Indem es die Nutzung von Erdbeobachtungsdaten fördert, ist S34I dafür gerüstet, bedeutende Fortschritte im Bergbausektor zu ermöglichen, die Autonomie der EU im Hinblick auf Rohstoffe zu stärken und europäische Explorationsunternehmen mit modernsten Systemen auszustatten. „Die Initiative soll dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit der Bergbauindustrie in der EU durch eine verbesserte Entscheidungsfindung zu steigern, die Kreislaufwirtschaft durch die Verwertung von Abfallstoffen zu unterstützen und den grünen und digitalen Wandel voranzutreiben“, so Teodoro. „Darüber hinaus zielen die Projektinnovationen darauf ab, die Umweltauswirkungen des Bergbaus zu minimieren, für mehr Transparenz gegenüber den Interessengruppen zu sorgen und einen sichereren Bergbaubetrieb zu gewährleisten.“
