Bergbau von NEO: Zur Aufrechterhaltung der Versorgung mit seltenen Metallmaterialien

Das größte technologische Problem, mit dem die Menschheit im nächsten Jahrzehnt konfrontiert sein wird, ist die Anzahl der verfügbaren Ressourcen wie Seltenerdmetalle. Mit dem anhaltenden Bevölkerungswachstum und der Verwendung von Seltenerdmetallen in technologischen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, Batterien, Mobiltelefonen und anderen tragbaren Geräten stößt die Nachfrage nach den für die Herstellung dieser Produkte benötigten Ressourcen an die Grenzen der bestehenden Versorgungsleitungen und der weltweiten Reserven der Metalle. Diese seltenen Metalle und Verbindungen werden vollständig von der Erde verschwinden, wenn ihre Verwendung dramatisch ansteigt (Hayes, 2020). Einige Lösungen bestehen darin, die Effizienz des Recyclings zu erhöhen oder die Effizienz von Produkten aus seltenen Erden, wie Batterien, zu steigern, so dass weniger Materialien für die Herstellung dieser Produkte benötigt werden. Diese Lösungen sind bereits heute machbar. Dennoch wird keine dieser Lösungen allein dazu beitragen, die Versorgung mit diesen seltenen Materialien langfristig zu sichern. Die Lösung mit dem größten Potenzial, die technologische Entwicklung aufrechtzuerhalten und die Materialien für den Bau fortschrittlicher Technologien zu liefern, erfordert eine fortschrittliche Lösung: den Abbau von erdnahen Objekten (NEOs).

Der Abbau von NEOs wird gemeinhin als Asteroidenbergbau bezeichnet. Im Asteroidengürtel und sogar in der Nähe der Erdumlaufbahn gibt es Asteroiden oder andere Objekte, die vorbeiziehen und Materialien enthalten, die für eine fortschrittliche technologische Gesellschaft benötigt werden. Die wertvollsten sind Asteroiden vom Typ M, die hauptsächlich aus Metallen bestehen. Diese Metall-Asteroiden bestehen oft aus Eisen- und Nickel-Stoffen. Einige Asteroiden sollen auch andere wertvolle Metalle wie Kobalt, Gold und Platin enthalten (Lewis, 1998),(Elvis, 2021). Insbesondere bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien sind hochwertiges Nickel und Kobalt für die Funktion der Batterien notwendig. Auf der Erde sind diese Materialien auf ausgewählte Regionen der Welt beschränkt, oft unter unmenschlichen oder schlechten Arbeitsbedingungen.

Eine weitere Kategorie von NEOs sind solche, die Wasser enthalten. Die Vereinten Nationen sagen voraus, dass die Bevölkerung auf der Erde bis zum Ende des nächsten Jahrzehnts auf 8,5 Milliarden Menschen ansteigen wird - eine Dreiviertelmilliarde Menschen mehr (Vereinte Nationen, 2015). In ähnlicher Weise stellte Castelo (2021) fest, dass 70 % der Erdoberfläche aus Wasser bestehen, wobei nur 3 % Süßwasser sind. Nach Abzug des gesamten Süßwassers, das nicht zugänglich ist, sind nur 0,4 % nutzbares und trinkbares Wasser. Diese verbleibenden 0,4 % werden unter der für 2030 prognostizierten Bevölkerung von 8,5 Milliarden Menschen aufgeteilt werden. Wie bereits erwähnt, enthalten einige NEOs Wasser, und selbst eine einfache Technologie, wie z. B. Wärme in einem geschlossenen Raum, würde einen großen Vorrat an Wasser freisetzen. Dieses Wasser könnte dann verteilt werden, um Dehydrierung, Dürren oder Wasserrationen auf der Erde zu vermeiden.

Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass die Entwicklung dieser Technologie und Infrastruktur nicht einfach, billig oder schnell sein wird. Dennoch ist sie für das Überleben und den Fortschritt der menschlichen Rasse unerlässlich. Ein Zustrom von Metallen, Wasser und anderen lebenswichtigen Stoffen wird die Industrien außerhalb der Technologie- und Nahrungsmittelbranche wie das Baugewerbe, die Luftfahrt, die Automobilindustrie, die erneuerbaren Energien und fast jeden anderen industriellen Bedarf auf der Erde entlasten.

Diese Materialien werden nicht nur zugänglich, sondern auch billig sein. Bei der Energiespeicherung beispielsweise wird ein Asteroid, der eine beträchtliche Menge an Nickel der Klasse 1 enthält, den Preis der Batterie erheblich senken, und diese Einsparungen sollten an den Verbraucher weitergegeben werden. Dieser Trickle-Down-Effekt wird die Energiespeicherung und Elektrofahrzeuge zugänglicher machen. Selbst einfache Anwendungen wie Stahl für Gebäude oder Aluminium für Autokarosserien würden die Produktionskosten erheblich senken.

Eine unbeabsichtigte Folge der Modernisierung der Raumfahrtindustrie ist die Schaffung der Infrastruktur, um Asteroiden in der Umlaufbahn oder auf der Mondoberfläche zu fangen und abzubauen oder sie zur Erde zu transportieren. Diese Infrastruktur wird die Raumfahrtindustrie voranbringen. Durch die Schaffung eines Umfelds, in dem der Weltraum für mehr Menschen mit geringeren finanziellen Investitionen zugänglich ist, könnten die im Weltraum abgebauten Metalle das Baumaterial für neue Raumstationen in der Umlaufbahn oder Mondkolonien liefern. Diese neuen Strukturen werden zum Abbau und zur Veredelung der Materialien beitragen. Infolgedessen können Raketen, die die Erde verlassen, kleiner sein und eine größere Passagierkapazität haben, da die Baumaterialien aus dem Weltraum und nicht von der Erde stammen und somit der Bedarf an Fracht von der Oberfläche reduziert wird. Außerdem werden dadurch auch die Kosten minimiert, da weniger Treibstoff benötigt wird, um die Umlaufbahn zu erreichen. Eine Rakete mit mehr Passagieren, weniger Nutzlast und daher weniger Treibstoff wird die Kosten pro Person für einen Orbitalstart drastisch senken (Weinzierl & Sarang, 2021). Bergbauunternehmen könnten beim Bau von Basen oder Orbitalstationen die Kosten für die Entwicklung ausgleichen, indem sie die Möglichkeit für weitere intrasolare Missionen schaffen. Missionen zum Mars oder zu anderen Orten im Sonnensystem würden durch den Bau dieser Häfen möglich.

Obwohl diese Idee mehr als ehrgeizig und alles andere als einfach ist, muss die Menschheit den NEO-Bergbau und darüber hinaus betreiben, um im nächsten Jahrhundert zu überleben. Der Nachweis von Metallen der seltenen Erden und von Wasser schafft auf der Erde ein Umfeld, in dem acht oder sogar neun Milliarden Menschen ohne Beeinträchtigung der Lebensqualität überleben können. Ein besserer Zugang zu Baumaterialien würde die Entwicklung und den Bau neuer Gebäude und Infrastrukturen billiger machen. Und schließlich ist der Asteroidenabbau eine Möglichkeit für die Menschheit, sich zu einer sicheren intrasolaren Spezies zu entwickeln, die im gesamten Sonnensystem für menschliches Leben sorgt und im Falle eines schweren Traumas auf dem Planeten Erde eine sicherere Spezies darstellt.

Referenzen

Castelo, J. (2021, 6. März). Wie hoch ist der Anteil an trinkbarem Wasser auf der Erde? World Water Reserve. https://worldwaterreserve.com/water-crisis/percentage-of-drinkable-water-on-earth/.

Elvis, M. (2021). Asteroiden: Wie Liebe, Angst und Gier unsere Zukunft im Weltraum bestimmen werden. Yale University Press.

Hayes, C. (2020, September 14). Was wird passieren, wenn die Rohstoffe ausgehen? RSS. https://eandt.theiet.org/content/articles/2020/09/what-will-happen-when-the-raw-materials-run-out/.

Lewis, J. S. (1998). Mining the sky: Ungeahnte Reichtümer aus den Asteroiden, Kometen und Planeten. Addison-Wesley.

United Nations. (2015). Bevölkerung 2030: Demografische Herausforderungen und Chancen für eine nachhaltige Entwicklungsplanung. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/trends/Population2030.pdf.

Weinzierl, M., & Sarang, M. (2021, Februar 12). Das kommerzielle Raumfahrtzeitalter ist da. Harvard Business Review. https://hbr.org/2021/02/the-commercial-space-age-is-here.

Hinweis: Der Artikel ist eine Einreichung für das Stanford Advanced Materials College Scholarship 2021.