Seltene Erden sind wichtige Rohstoffe für die Energiewende, die Elektromobilität und Zukunftstechnologien. Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) haben nun zum ersten Mal Seltene Erden in ariden und subarktischen Umgebungen mithilfe von Drohnen-basierten Hyperspektraldaten direkt identifiziert und kartiert. Ihre neuartige Nachweismethode wurde in Scientific Reports veröffentlicht.
Mineralische Ressourcen werden immer knapper und sind schwerer zu finden. Gleichzeitig benötigen wir jedoch Rohstoffe, insbesondere Seltene Erden, um unser Ziel einer „grüneren“ Gesellschaft zu erreichen. Herkömmliche Erkundungsmethoden, insbesondere in abgelegenen Gebieten, sind allerdings kostspielig, zeitaufwendig und oft umweltschädlich. Die meisten Verfahren beruhen auf umfangreichen geologischen Feldforschungen, einschließlich vieler lokaler Probenahmen, bei denen die Analyseergebnisse in der Regel lange auf sich warten lassen.
Aus diesem Grund haben Wissenschaftler aus Freiberg einen neuartigen Ansatz zum Nachweis und zur Bewertung von Lagerstätten Seltener Erden entwickelt. Das Gebiet der Explorationstechnologien entwickle sich derzeit rasant, erzählt René Booysen, Wissenschaftlerin am HIF, Studentin der University of the Witwatersrand in Johannesburg (Südafrika) und Erstautorin der Veröffentlichung. Man setze auf Drohnen mit Hyperspektralsensoren, um Seltene Erden an der Erdoberfläche zu erfassen. Nach Ansicht des zuständigen Abteilungsleiters, Dr. Richard Gloaguen, könnte dieser Ansatz die Erkundung effizienter und vor allem sozial und ökologisch akzeptabler gestalten.
Wie findet man Lagerstätten Seltener Erden?
Booysen und ihre Kollegen zeigen, wie drohnenbasierte Hyperspektraldaten in einem Explorationsansatz verwendet werden können, um das Vorkommen von Seltenen Erden direkt abzubilden. In diesem Zusammenhang spielen die Merkmale von Lagerstätten Seltener Erden eine wichtige Rolle. Die Forscher nutzen die reflektierende Spektroskopie (HSI hyperspectral imaging - labor- oder bodengestützte hyperspektrale Bildgebung), um das chemische Element Neodym zu identifizieren. Neodym kann als Schlüsselelement für Seltene Erden verwendet werden, da es charakteristische Absorptionsmerkmale im Bereich des sichtbaren bis nahen Infrarotlichts des elektromagnetischen Spektrums aufweist.
Um sensorgestützte Erkundung in schwierigem Gelände zu ermöglichen, in dem Aufschlüsse zu Fuß oder mit Fahrzeugen nicht erreichbar sind, nutzte das Team Drohnen. Diese sind flexibel einsetzbar und gewährleisten die persönliche Sicherheit während der Erkundungskampagne. Außerdem kann die Erkundung wesentlich effizienter und schneller durchgeführt werden als mit herkömmlichen Verfahren. Man verwendet zwei Arten von Drohnen: einen Starrflügler zur schnellen Erfassung photogrammetrischer Daten als Grundlage für digitale Oberflächenmodelle und einen Multikopter für die HSI-Erfassung. Mit einem Starrflügler erfasst man Nadir-Stereobilder. Dabei werden die Bilder mit einer tragbaren Schnappschusskamera in Lotrichtung unter dem Zenit aufgenommen. Diese Kamera bezeichnet man auch als RGB-Kamera, da sie drei Bänder im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums für die Structure-from-Motion Multi-Vision-Stereo Photogrammetrie erfasst. Mit dieser Methode kann man dreidimensionale Informationen durch die Überlappung zeitversetzter Bilder gewinnen. Auf diese Weise erhält man hyperskalige Landschaftsmodelle, die von einer Reihe von Digitalkameras und optional von einem Netzwerk aus Bodenkontrollpunkten aufgenommen wurden.
Weitere Informationen unter www.hzdr.de