Angewandte Geochemie

Kristallchemie von Tellur in Arsen-haltigem Pyrit – Chancen und Herausforderungen für Industrie und Umwelt

Die Europäische Union stufte Tellur als kritisches Element für den schnell wachsenden Sektor grüner Energietechnologien ein. Gegenwärtig wird das meiste Tellur als Nebenprodukt aus dem Nichteisenmetallabbau gewonnen, wodurch die Tellurversorgung nicht unabhängig von den derzeitigen Wertschöpfungsketten erhöht werden kann. Aufgrund der steigenden Nachfrage steuern wir daher in naher Zukunft auf einen Tellur-Mangel zu.

Pyrit kommt in vielen Lagerstätten als wichtiger Bestandteil vor, bildet sich unter variablen Fluidbedingungen und kann eine Vielzahl von Spurenelementen mit wirtschaftlicher, aber auch ökologischer Bedeutung enthalten, wie zum Beispiel Arsen, Gold und Tellur. Es wurde beobachtet, dass in Erzen bis zu 64% des Tellurs in Pyrit gebunden sein kann, womit dieser eine potentiell wichtige wirtschaftliche Tellurquelle darstellt. Eine Voraussetzung für die Entwicklung von Extraktionsmethoden zur verbesserten Tellurrückgewinnung ist die Kenntnis über den Einbau von Tellur im Pyrit-Kristallgitter.

Weiterhin kann Tellur auch in Minenabfällen enthalten sein, die unter anderem bei der Goldgewinnung entstehen. Für die Bewertung des Umweltrisikopotenzials ist hier unter anderem die Mobilität von Tellur entscheidend, die ebenfalls maßgeblich von dessen Kristallchemie bestimmt wird.

Um diese zu entschlüsseln, werden an der TU Berlin in Zusammenarbeit mit dem GFZ Potsdam, Arsen und Tellur-haltige Pyrite unter unterschiedlichen Bedingungen im Labormaßstab gezüchtet (siehe Abbildung) und mittels LA-ICP-MS charakterisiert. Darüber hinaus sollen am ESRF Röntgenabsorptionsspektren an der Tellur-LIII-Kante aufgenommen und mit ab inito-Modellierungen vergleichen werden, um weitere Einblicke in den Einbau von Tellur in Arsen-haltigem Pyrit auf atomarer Ebene zu gewinnen.

Publikationen

Börner, Frederik, et al. "Fingerprinting fluid evolution by trace elements in epithermal pyrite, Vatukoula Au-Te deposit, Fiji." Ore Geology Reviews 137 (2021). doi.org/10.1016/j.oregeorev.2021.104314

Projektträger:

DFG

Projektleitung:

Dr. Manuel Keith (Uni Erlangen)

Projektbearbeiter TU Berlin:

Dr. Martin Kutzschbach, Dr. Ferry Schiperski

Weitere Projektpartner:

Christoph Kusebauch (GFZ Potsdam), Frederik Börner (Erlangen)