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Der Fachbeitrag beleuchtet die zentrale Rolle mineralischer Rohstoffe für technologischen Fortschritt und Nachhaltigkeit. Die Montanuniversität Leoben forscht an nachhaltiger Rohstoffgewinnung, Kreislaufwirtschaft und digitalen Innovationen. Schwerpunkte sind die Reduktion der Emissionsintensität der Mineralrohstoffindustrie, die energetische Nutzung des Untergrundes und die Implementierung von KI-basierten Tools. Der Beitrag betont die Bedeutung von Bewusstseinsbildung und sozialen Akzeptanz für eine nachhaltige Rohstoffnutzung. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass eine Kombination aus Primär- und Sekundärproduktion sowie innovative Lösungen im Bereich der Primärrohstoffversorgung entscheidend für die Erreichung der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen sind. Der Artikel bietet einen detaillierten Einblick in die strategischen Forschungsschwerpunkte und die Verknüpfung von technologischen, ökologischen und gesellschaftlichen Aspekten.
KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
Zusammenfassung
Seit Anfang 2026 bündelt die Montanuniversität Leoben ihre Forschungsaktivitäten im Bereich Rohstoffe in einem neu geschaffenen Exzellenzcluster, dem strategischen Kernforschungsbereich Rohstoffe. Das Ziel besteht einerseits in der Stärkung der strategischen Vernetzung zwischen einzelnen Forschungsgruppen von verschiedenen Fachinstituten der Universität sowie externen Forschungseinrichtungen und Industriepartnern und andererseits in der Erhöhung der Außenwirkung der jeweiligen Forschungsbereiche und insbesondere der exzellenten Forschungsergebnisse. Darüber hinaus soll durch die Implementierung spezifischer Maßnahmen das Bewusstsein der Öffentlichkeit für Rohstoffe geschärft werden. Damit wird zusätzlich ein wesentlicher Beitrag zur Umsetzung technologischer Lösungen nicht nur in der Mineralrohstoffindustrie, sondern auch im Bereich der nachhaltigen Versorgung mit Energierohstoffen geleistet.
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
1 Einleitung
Mineralische Rohstoffe stellen eine grundlegende Säule des technologischen Fortschritts und der Nachhaltigkeit dar. Ihre Rolle gewinnt unter dem Gesichtspunkt der Transformation der Sektoren Energie, Mobilität und Industrie an Bedeutung, wobei insbesondere der essentielle Beitrag der kritischen Rohstoffe (critical raw materials | CRMs) sowie neuer, klimaneutraler geogener Energiequellen (z. B. Geothermie, geologischer Wasserstoff) hervorzuheben ist. Die Sektoren sind eng miteinander verflochten. Der erfolgreiche Übergang zu Klimaneutralität, Resilienz und langfristiger Wettbewerbsfähigkeit hängt von einem sicheren, verantwortungsvollen und nachhaltigen Zugang zu natürlichen Rohstoffen ab. Sie stellen das physische Rückgrat von Systemen für erneuerbare Energien, nachhaltige Verkehrslösungen und emissionsarme industrielle Prozesse dar. Die Sicherung eines nachhaltigen, verantwortungsvollen und widerstandsfähigen Zugangs zu diesen Ressourcen ist daher nicht nur eine ökologische Herausforderung, sondern auch eine strategische und wirtschaftliche Notwendigkeit [1].
Die Kombination von Innovation, nachhaltigem Ressourcenmanagement und den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft ist ein wesentlicher Faktor, um die Zukunftsfähigkeit unserer Gesellschaften zu gewährleisten. Nur durch eine solche Synthese ist es möglich, den technologischen Fortschritt zu gewährleisten und gleichzeitig die Grenzen unseres Planeten zu respektieren sowie das langfristige Wohlergehen der Gesellschaft zu fördern.
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Die Montanuniversität Leoben nimmt seit jeher eine zentrale Rolle in der gesamten Wertschöpfungskette der Rohstoffe und Werkstoffe ein und fungiert als wichtiger Wissenschafts‑, Bildungs- und Innovationsstandort. Der Schwerpunkt liegt dabei nicht ausschließlich auf der Rohstoffgewinnung, sondern auch auf dem Verständnis, der Verbesserung und der Umgestaltung der Art und Weise, wie Rohstoffe auf nachhaltige Weise gewonnen, verarbeitet, veredelt, genutzt und recycelt werden. Diese Fokussierung ist insbesondere in den drei großen Kompetenzbereichen Advanced Resources, Sustainable Processes und Smart Materials abgebildet [2, 3].
Am Beginn der primären Seite der Wertschöpfungskette leistet die Universität einen Beitrag zur Exploration und Ressourcenbewertung sowie zur Nutzbarmachung des Untergrunds für essentielle technische Anwendungen (z. B. großskalige Energiespeicherung in Form von Wärme oder Gasen). Die Forschungsergebnisse aus den Disziplinen der Angewandten Geowissenschaften resultieren in der Entwicklung von Methoden zur Identifizierung und Bewertung von Mineral- und Energieressourcen, zur Energiespeicherung und -bereitstellung sowie zur Sicherheits- und Nachhaltigkeitsbewertung rohstoffbezogener Prozesse. Dazu zählen insbesondere auch die geologische Modellierung, digitale Explorationswerkzeuge und Risikobewertung, die zu einer effizienteren Ressourcengewinnung beitragen und somit auch einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Ressourcennutzung leisten [2, 3].
Im Bereich der Gewinnung, des Abbaus, der Aufbereitung und der Veredlung forscht die Montanuniversität in hohem Maße an der Optimierung von Bergbau- und Aufbereitungstechnologien und -praktiken, wobei insbesondere die Aspekte Automatisierung, Digitalisierung und Reduktion der Umweltbelastung berücksichtigt werden. Diese Entwicklung trägt zur Förderung einer zeitgemäßen, innovativen und verantwortungsvollen Rohstoffbereitstellung bei, die sowohl ökonomische als auch gesellschaftliche Anforderungen erfüllt. In der Weiterverarbeitung leistet die Montanuniversität wesentliche Beiträge auf dem Weg von Rohstoffen zu nutzbaren Metallen und Werkstoffen sowie zur Optimierung von Prozessen, um den Energieverbrauch, die Emissionen und Abfallstoffströme zu reduzieren. Dieser Abschnitt der Wertschöpfungskette ist ebenso von Relevanz, da er die Verbindung zwischen Rohstoffen und industriellen Anwendungen in Bereichen wie Mobilität, Energie und digitale Technologien herstellt. Über die Primärrohstoffe hinaus nimmt die Montanuniversität eine führende Rolle in der Kreislaufwirtschaft und im Recycling ein, wobei insbesondere auch die Verknüpfung mit anderen Teilen der Wertschöpfungskette einen entscheidenden Beitrag hin zu innovativen und nachhaltigen Lösungen liefert [2, 3].
Neben der technischen Forschung widmet sich die Montanuniversität Leoben auch den Themen Nachhaltigkeit und Umweltauswirkungen sowie den begleitenden gesellschaftlichen Aspekten. Zahlreiche Aktivitäten fallen in die Bereiche Lebenszyklusanalysen, effektive und effiziente Nutzung von Ressourcen sowie verantwortungsvolles Ressourcenmanagement. Darüber hinaus leistet die Montanuniversität Leoben einen wesentlichen Beitrag in der Bewusstseinsbildung und dem grundlegenden Verständnis zur Wichtigkeit von natürlichen Rohstoffen (inkl. geogener Energieressourcen), deren Gewinnung und Verarbeitung [2, 4].
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2 Die gesellschaftliche Bedeutung von Rohstoffen – ein kleiner Einblick
Der Zugang zu Rohstoffen ist zu einer strategischen und geopolitischen Frage geworden. Eine Konzentration einer Vielzahl kritischer Materialien in wenigen Ländern resultiert in einer Fragmentierung der globalen Lieferketten und potenziellen Schwachstellen. Zur Diversifizierung des auch für die rohstoffverarbeitende Industrie strategisch bedeutenden Energiesektors müssen neue geogene Energie(speicher-)formen entwickelt und bereitgestellt werden. Infolgedessen beeinflusst der Zugang zu Rohstoffen zunehmend die technologische Führungsposition, die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit und die nationale Sicherheit. Länder und Regionen, die eine digitale Souveränität anstreben und eine Führungsrolle im Bereich der KI beanspruchen, müssen sich eine stabile und widerstandsfähige Materialversorgung sichern.
Gleichzeitig werden durch die steigende Nachfrage nach Rohstoffen Fragen der Nachhaltigkeit und Ethik aufgeworfen. Die Firmen der Primärrohstoffversorgung können potenziell negative Auswirkungen auf die Umwelt verursachen, hohe Emissionen generieren und mit unzulänglichen Arbeitsbedingungen assoziiert sein. Diese Herausforderungen fördern die Bestrebungen, das Recycling zu optimieren, alternative Materialien zu entwickeln und die Effizienz der Materialnutzung zu steigern, insbesondere im Kontext der Transformation und Digitalisierung. Allerdings ist festzuhalten, dass die globale Versorgung mit Rohstoffen nach aktuellem Kenntnisstand nur mit einer sinnvollen Kombination aus Primär- und Sekundärproduktion gewährleistet werden kann. Daher sind innovative Lösungen im Bereich der Primärrohstoffversorgung ebenfalls ein zentrales Element von verantwortungsvollem Handeln im Kontext der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen [5, 6].
2.1 Natürliche Ressourcen und Rohstoffe als Grundlage des technologischen Wandels
Moderne Technologien sind nicht nur durch einen hohen Materialverbrauch, sondern auch durch eine kontinuierlich steigende Komplexität und Materialvielfalt charakterisiert. Die physische Grundlage, auf welcher Innovationen basieren, wird durch Rohstoffe gebildet. Der Fokus der aktuellen Forschungsagenda liegt auf innovativen Lösungen für eine Vielzahl von Themenbereichen. Diese reichen von erneuerbaren Energiesystemen bis hin zur digitalen Infrastruktur. Traditionelle Rohstoffe wie Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer und Zement sind nach wie vor essenziell für die Infrastruktur, das Bauwesen und die Fertigung. Darüber hinaus spielen kritische Rohstoffe, wie z. B. Lithium, Kobalt, Nickel, Seltenerdelemente, Graphit, Mangan, Silizium, Gallium und Platinmetalle, aufgrund ihrer hohen wirtschaftlichen Bedeutung und begrenzten Verfügbarkeit eine strategische Rolle. Insbesondere in Hochleistungstechnologien sind kritische Rohstoffe vielfach unersetzbar. Obwohl diese oft nur in geringen Mengen eingesetzt werden, tragen sie wesentlich zur Verbesserung von Effizienz, Haltbarkeit, Energiedichte und Funktionalität bei. Ihre Gewinnung, Verarbeitung und Versorgung stellen demnach zentrale Herausforderungen für den Aufbau einer nachhaltigen und technologisch fortschrittlichen Zukunftsgesellschaft dar [7].
2.2 Die Rolle von Rohstoffen in der Energiewende
Darüber hinaus durchläuft auch der Energiesektor einen grundlegenden Wandel von fossilen zu erneuerbaren bzw. emissionsarmen Energiequellen. Die Geschwindigkeit und letztlich auch der Erfolg der angestrebten Energiewende ist in hohem Maße von der Verfügbarkeit von Rohstoffen abhängig. Für die Herstellung von Solarpanels werden Silizium, Silber, Aluminium und Kupfer benötigt. Ebenso sind Windkraftanlagen auf bestimmte Materialien angewiesen, um ihre Funktionalität zu gewährleisten. Hierzu zählen Stahl, Glasfaser, Kupfer sowie seltene Erdenelemente wie Neodym und Dysprosium, die für die Herstellung hocheffizienter Permanentmagnete von entscheidender Bedeutung sind. Auch Wasserkraft- und Geothermieanlagen stellen hohe Anforderungen an den Bedarf von Baumaterialien und Spezialmetallen. Zusätzlich nimmt die Energiespeicherung eine entscheidende Rolle bei der Integration erneuerbarer Energien ein. Für die saisonale Speicherung großer Überschussenergiemengen eignen sich z. B. die Untertagespeicherung gasförmiger Energieträger bzw. geothermale Systeme (Aquifer Thermal Energy Storage). Außerdem müssen emissionsneutrale geogene Primärenergieressourcen (z. B. geologische Wasserstoffvorkommen) erforscht, exploriert und in das globale Energiesystem integriert werden [7].
Für die großskalige, zentrale Speicherung von Energie eignen sich hauptsächlich Untertageverfahren, deren Entwicklung und Implementierung gerade im Fokus zahlreicher Forschungsprojekte steht. Neben Pumpspeicherkraftwerken sind derzeit allerdings bei Energiespeichern Lithium-Ionen-Batterien die vorherrschende Technologie. Deren Funktionsfähigkeit basiert auf der Nutzung der Elemente Lithium, Nickel, Kobalt, Mangan und Graphit. Der Fokus neuartiger Technologien, wie beispielsweise Festkörperbatterien, Natrium-Ionen-Batterien und Flussbatterien, liegt auf der Reduzierung der Abhängigkeit von primären Materialien. Nichtsdestotrotz ist für die Weiterentwicklung ein gesicherter Zugang zu den erforderlichen Rohstoffen von essentieller Bedeutung [7].
Darüber hinaus erfordert der Ausbau von Stromübertragungsnetzen und intelligenten Energiesystemen große Mengen an Kupfer, Aluminium und digitalen Komponenten, die wiederum auf kritischen Materialien basieren. Ohne einen verlässlichen und nachhaltigen Zugang zu diesen Materialien wären der Ausbau der Kapazitäten für erneuerbare Energien und die Gewährleistung der Energiesicherheit stark eingeschränkt [7].
2.3 Rohstoffe und die Transformation der Mobilität
Der Mobilitätssektor ist einer der Bereiche mit der höchsten Materialintensität im Rahmen der Transformation. Der Übergang von Verbrennungsmotoren zu Elektromotoren und Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen resultiert in einer signifikant erhöhten Nachfrage nach spezifischen Rohstoffen und kritischen Materialien. Der Bedarf an mineralisch basierten Rohstoffen ist bei Elektrofahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen signifikant höher, insbesondere für die Komponenten Batterien, Leistungselektronik und Elektromotoren. Die bereits zuvor erwähnten kritischen Rohstoffe sind für die Leistung der Batterien von entscheidender Bedeutung und determinieren die Reichweite, die Ladegeschwindigkeit, die Sicherheit und die Lebensdauer des Energiespeichers. Der Einsatz von Seltenen Erden in Elektromotoren dient der Optimierung der Effizienz und der Gewichtsreduktion. Der Einsatz leichter Materialien wie Aluminium, Magnesium und fortschrittlicher Verbundwerkstoffe gewinnt zunehmend an Bedeutung, um den Energieverbrauch und somit auch die Emissionen aller Verkehrsträger zu reduzieren [7].
Die Nachhaltigkeit der Mobilität ist nicht allein durch die Eigenschaften einzelner Fahrzeuge determiniert, sondern ist vielmehr von der Existenz und dem Ausbau umfassender Infrastruktursysteme abhängig. Ladestationen, Schienennetze, öffentliche Verkehrssysteme und digitale Mobilitätsplattformen sind in hohem Maße von Kupfer, Stahl, Beton und kritischen Materialien für Sensoren, Halbleiterbauteile und Kommunikationstechnologien abhängig. Auch in der Luftfahrt und der Schifffahrt besteht eine hohe Nachfrage nach alternativen Kraftstoffen und Elektrifizierungsmöglichkeiten, was wiederum die Materialnachfrage zur Bereitstellung entsprechender Erzeugungstechnologien erhöht [7].
2.4 Industrieller Wandel und Materialabhängigkeit
Der Industriesektor nimmt eine zentrale Stellung in Bezug auf die wirtschaftliche Entwicklung ein, stellt jedoch auch eine bedeutende Quelle für Emissionen und Ressourcenverbrauch dar. Der Übergang zu einem nachhaltigen Wirtschaftssystem ist in hohem Maße von den verfügbaren Rohstoffen abhängig. Die Elektrifizierung industrieller Prozesse bedingt eine erhöhte Nachfrage nach erneuerbarer Energie und den dafür erforderlichen Materialien. Wasserstoffbasierte Technologien werden voraussichtlich eine Schlüsselrolle bei der Dekarbonisierung von Sektoren wie Stahl, Chemie und Zement spielen, sofern der dafür erforderliche Wasserstoff emissionsarm hergestellt werden kann. Die Erzeugung von grünem Wasserstoff ist abhängig von Wasser, erneuerbaren Energien und Elektrolyseuren, die kritische Rohstoffe wie Platin, Iridium und Nickel verwenden [8].
Die industrielle Digitalisierung, Automatisierung und fortschrittliche Fertigung (einschließlich Robotik und additiver Fertigung) erfordern ebenfalls Halbleiter und Elektronik auf der Basis von Silizium, Gallium, Germanium und Seltenerdelementen [7].
Gleichzeitig sehen sich die Industrien einem zunehmenden Druck ausgesetzt, ihre Ressourceneffizienz zu optimieren. Dies hat zu einer verstärkten Fokussierung auf Materialsubstitution, Produktneugestaltung und die Verwendung von Sekundärrohstoffen aus dem Recycling geführt. Trotzdem wird die Gewinnung, Weiterverarbeitung und Veredlung von natürlichen Primärrohstoffen auf Grund des steigenden Bedarfs auch in Zukunft eine zentrale Rolle einnehmen [7].
2.5 Versorgungsrisiken, Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft
Das Versorgungsrisiko stellt eine signifikante Herausforderung insbesondere im Kontext von kritischen Rohstoffen dar. Eine Vielzahl kritischer Rohstoffe weist eine geografische Konzentration auf. Dies führt zu einer erhöhten vulnerablen Stellung von Volkswirtschaften gegenüber geopolitischen Spannungen, Handelsbeschränkungen und Preisschwankungen. Darüber hinaus können die Gewinnung und Verarbeitung erhebliche Umweltschäden und soziale Auswirkungen verursachen, sofern sie nicht verantwortungsbewusst geplant und durchgeführt werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist es für zukünftige Gesellschaften unerlässlich, einen ganzheitlichen Ansatz für das Ressourcenmanagement zu verfolgen [7].
Zu den erforderlichen Maßnahmen zählen verantwortungsvolle Bergbaupraktiken, die Diversifizierung der Lieferketten, Investitionen in Recyclingtechnologien sowie die (Weiter)Entwicklung, Implementierung und Stärkung von Kreislaufwirtschaftsmodellen. Zum einen können Recyclingpfade den Druck auf die natürlichen Ressourcen erheblich verringern und gleichzeitig die Materialsicherheit verbessern. Zum anderen kann der Materialverbrauch durch Innovationen signifikant reduziert werden. Fortschritte in der Materialwissenschaft, alternativen Chemikalien und Design mit Fokus auf Lebensdauerverlängerung können demnach die Abhängigkeit von den kritischsten Materialien verringern, ohne die technologische Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen [9].
2.6 Rohstoffe im Kontext von Digitalisierung und künstlicher Intelligenz
Rohstoffe spielen eine grundlegende Rolle bei der Implementierung von Systemen im Bereich der Digitalisierung und künstlichen Intelligenz, auch wenn diese Technologien oft als rein virtuell wahrgenommen werden. Hinter jedem Algorithmus, jeder Anwendung und jedem automatisierten System verbirgt sich eine umfangreiche physische Infrastruktur aus Hardware, Energiesystemen und Netzwerken, die alle auf bestimmte Rohstoffe, wie z. B. Silizium, Gallium, Germanium, Kupfer, sowie eine Reihe von Seltenerdelementen angewiesen sind. Ohne adäquaten Zugang zu den entsprechenden Materialien ist eine effektive Nutzung digitaler Technologien und KI folglich nicht möglich [7].
Der Energieverbrauch von künstlicher Intelligenz ist signifikant und steigt kontinuierlich an, insbesondere in Verbindung mit der zunehmenden Verbreitung von Rechenzentren und Cloud-Diensten. Neue Energieressourcen (z. B. aus petrothermalen Systemen) bzw. geologische Energiespeicher müssen erschlossen und für die Technologieentwicklung zugänglich gemacht werden. Auch die für die Energieübertragung notwendigen Stromnetze und Übertragungsinfrastrukturen sind auf große Mengen an Rohstoffen wie Kupfer und Aluminium angewiesen. Die digitale Infrastruktur sowie deren Energieversorgung ist ihrer Natur nach also physisch. Glasfaserkabel, Mobilfunknetze der 5. Generation (5G) sowie zukünftige 6G-Systeme, Satelliten und Serveranlagen sind auf die Verwendung großer Mengen an Spezialmaterialien angewiesen. Dies impliziert, dass die Digitalisierung die langfristige Nachfrage nach Baumaterialien, Metallen und spezifischen Mineralien stimuliert und den technologischen Fortschritt unmittelbar mit den Materialversorgungsketten assoziiert [7].
3 Der strategische Kernforschungsbereich Rohstoffe an der Montanuniversität Leoben
Anfang 2026 wurde durch das Rektorat der Montanuniversität Leoben die Bündelung der Aktivitäten im Bereich Rohstoffe in einem Exzellenzcluster festgelegt und der strategische Kernforschungsbereich Rohstoffe ins Leben gerufen. In der Gründungsphase sind die Lehrstühle des Departments Mineral Resources Engineering und des Departments Angewandte Geowissenschaften und Geophysik inkludiert, wobei im Zuge des Auf- und weiteren Ausbaus des strategischen Kernforschungsbereichs die Erweiterung des Netzwerks durch Forschende zusätzlicher Organisationseinheiten geplant ist. Darüber hinaus werden auch bestehende Verbindungen zu externen Partnern genutzt und in weiterer Folge auch neue Verknüpfungen geschaffen.
Die Koordination von Forschungsaktivitäten im strategischen Kernforschungsbereich Rohstoffe über die bestehenden organisatorischen Grenzen der beteiligten Institute bzw. Departments der Montanuniversität hinaus hat das Ziel, eine höhere kritische Masse bei strategisch relevanten Themen zu erreichen. Darüber hinaus soll gezielt die Verknüpfung zu externen Partnern aus Wissenschaft, Forschung und Industrie gefördert werden, um flexibler und schlagkräftiger auf akute wissenschaftliche Herausforderungen und Fragestellungen reagieren zu können. Geplant ist außerdem, die Initiativen in den Bereichen der Mineral- und Energierohstoffe stärker zu vernetzen, da beide Themenfelder starke Überschneidungen und Abhängigkeiten aufweisen. Durch die gemeinsamen Aktivitäten wird gezielt der Fragmentierung in einzelne Arbeitsgruppen entgegengewirkt, um in weiterer Folge dauerhafte Verbindungen zwischen Disziplinen, Institutionen und methodischen Ansätzen zu schaffen. Dadurch wird gezielt ermöglicht, dass gemeinsame Forschungsagenden, gemeinsame Infrastrukturen und koordinierte Strategien entwickelt werden.
Ein weiteres vorrangiges Ziel besteht in der Förderung und Gewinnung exzellenter Forscher, insbesondere in der frühen Karrierephase durch Schaffung eines Umfelds, in dem Doktoranden, Postdoktoranden und Nachwuchswissenschaftler durch strukturierte Ausbildungsprogramme, Mentoring und klare Karriereperspektiven ihren Erfolg maximieren können. Der Aufbau nachhaltiger Karrierewege und die Förderung wissenschaftlicher Unabhängigkeit sind dabei zentrale Ziele und keine Nebeneffekte. Im strategischen Kernforschungsbereich Rohstoffe wird dazu aktuell eine Ausschreibung für fünf Dissertationen in einem zusammenhängenden Kontext unter Beteiligung mehrerer Organisationseinheiten vorbereitet. Die Finanzierung der Personalkosten dieser Dissertationen wird aus Eigenmitteln der Montanuniversität Leoben erfolgen.
Ein weiteres Kernanliegen ist es, die internationale Sichtbarkeit und Wettbewerbsfähigkeit der Montanuniversität Leoben im Bereich Rohstoffe zu erhöhen, um in verstärktem Maß internationale Talente anzuwerben, strategische Partnerschaften einzugehen und sich als anerkannter Knotenpunkt zu positionieren. Darüber hinaus soll durch gezielte Aktivitäten über den akademischen Bereich hinaus eine nachhaltige Wirkung erzielt werden. Zu den potenziellen Handlungsfeldern zählen verantwortungsvolle Forschungspraktiken, die Förderung von Vielfalt und Nachhaltigkeit, Innovation, Wissenstransfer, Beratung von Entscheidungsträgern sowie gesellschaftliches Engagement im Allgemeinen und Stärkung des Rohstoffbewusstseins in der Bevölkerung im Speziellen.
Aus den aktuellen und geplanten Forschungsaktivitäten der beteiligten Organisationseinheiten wurden folgende gemeinsame Forschungsschwerpunkte für die erste Phase definiert:
Reduktion der Emissionsintensität der Mineralrohstoffindustrie inklusive Produktion von emissionsarmen mineralischen Baustoffe und geologischen Emissionsreduktionsverfahren,
Geopolymerisation und Karbonatisierung von Primärrohstoffen bis hin zu mineralischen Nebenprodukten und Abfallstoffströmen (z. B. Flotationsabgänge und Tunnelausbruchsmaterial)
Energetische Nutzung des Untergrundes (insbesondere Energiespeicherung und Geothermie sowie neue geogene Energieformen)
Steigerung der Energieeffizienz und flexibles Anlagenmanagement in Kombination mit der Nutzung von Überschussenergie aus der Erzeugung erneuerbarer Energien
Implementierung von Digitalisierungskonzepten sowie KI-Modellen in der Mineralrohstoffindustrie
Stärkung des Rohstoffbewusstseins in der Bevölkerung durch gezielte Aktivitäten unter Nutzung bestehender Netzwerke und insbesondere in Kombination mit Schul- bzw. Bildungsprojekten
Zur Stärkung des Netzwerkes innerhalb der Montanuniversität werden in weiterer Folge auch gezielt themenfokussierte Workshops und Netzwerkaktivitäten implementiert, durch die einerseits die Sichtbarkeit einzelner Forschungsakteure erhöht sowie andererseits die sinnvolle Kombination von Forschungsaktivitäten intensiviert werden soll. Darüber hinaus wird auch eine Vernetzung mit den anderen Kernforschungsbereichen der Montanuniversität, insbesondere bei der stofflichen Nutzung von Wasserstoff und Kohlenstoff sowie im Bereich energierelevanter Fragestellungen angestrebt.
Für die im Folgenden näher erläuterten Forschungsbereiche wurden bereits konkretere Konzepte unter Berücksichtigung und Bündelung der Kernkompetenzen mehrerer Organisationseinheiten der Montanuniversität Leoben erarbeitet.
3.1 Mineralische Bindemittel mit reduziertem CO2-Fußabdruck
Die Baustoffindustrie leistet einen erheblichen Beitrag zu den globalen CO2-Emissionen, wobei der größte Beitrag auf das Bindemittel Zement, genauer gesagt auf dessen Hauptbestandteil, den Zementklinker, entfällt. Neben unterschiedlichen Ansätzen zur Emissionsreduktion bei der Produktion von Portlandzement beschäftigen sich mehrere Forschungsprojekte darüber hinaus mit dem Einsatz von mineralischen Ersatzstoffen sowie der Nutzung von mineralischen Rest- und Abfallstoffen. Ziel dieser Anstrengungen ist es, einerseits die Menge an Portlandzementklinker im Bindemittel zu reduzieren und andererseits auch die Menge der zu lagernden mineralischen Rest- und Abfallstoffe aus der Gewinnung Rohstoffen (insbesondere Berge und Flotationsrückstände) sowie deren Weiterverarbeitung (insbesondere Schlacken und Stäube) erheblich zu reduzieren. Damit wird neben einer Reduktion der Emissionen gleichzeitig die effektive Nutzung von mineralischen Stoffströmen entlang der gesamten Rohstoffwertschöpfungskette im Sinne der Kreislaufwirtschaft ermöglicht.
Mehrere Forschungsprojekte befassen sich zudem mit der Nutzung mineralischer Reststoffe zur Speicherung von CO2 in Form langzeitstabiler Karbonate, die ebenfalls in mineralischen Baustoffen oder z. B. als Zusatz zu Versatzprodukten im Bergbau genutzt werden können.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit alternativen mineralischen Bindemitteln, wie alkalisch-aktivierte Bindemittel oder Geopolymeren. Diese können entweder durch die Nutzung von alkali-silikatischem Primärrohstoffen oder durch Verwendung alternativer mineralischer Stoffströme aus der Rohstoffwertschöpfungskette realisiert werden.
Zur zielgerichteten und nachhaltigen Implementierung technologischer Innovationen in den genannten Bereichen ist eine Kombination unterschiedlicher Expertisen entlang der gesamten Rohstoffwertschöpfungskette unerlässlich. Im strategischen Kernforschungsbereich Rohstoffe werden dazu einerseits die relevanten Forschungsgruppen innerhalb der Montanuniversität Leoben verknüpft und andererseits entsprechende Netzwerke und Projektpartnerschaften mit den Akteuren aus Industrie und Forschung geschaffen.
3.2 Implementierung KI-basierter Tools in der Mineralrohstoffindustrie – MiningAI®
Der Aufstieg digitaler Plattformen, künstlicher Intelligenz und maschinelles Lernen, konkret die Entwicklung großer Sprachmodelle (LLMs), verändert die Art und Weise, wie Forschung und (Hochschul)bildung funktionieren, drastisch. Einerseits sehen wir eine zunehmende Zahl von Forschungsaufgaben, die von diesen Technologien unterstützt werden. Dies reicht von der Erkennung von Mineralien/Phasen oder geologischen Strukturen bis hin zur bildbasierten Bewertung geotechnischer Klassifikation und fortgeschrittener Sortierung in der Mineralaufbereitung und -recycling. Die Hilfe der Technologie ermöglicht schnellere, präzisere und effizientere Entscheidungsfindung, was letztlich zu nachhaltigeren Produktions- und Recyclingprozessen von Primär- und Sekundärrohstoffen führt. Andererseits eignen sich LLMs dafür, große Datenmengen und Informationen schnell und sehr prägnant zusammenzufassen. Dies ermöglicht es Forschenden, Lehrenden und Lernenden, die für sie relevantesten Informationen auf einfache Art und Weise zu extrahieren und zu veranschaulichen.
Die geplanten Forschungsaktivitäten rund um den Einsatz KI-basierter Tools bauen auf den Kernkompetenzen der Montanuniversität Leoben auf, nutzen ihre Stärken und verfolgen zukünftige Verwertungspfade in einer neuen und digitalen Ära. Das Ziel dieses Netzwerkes ist, durch das resultierende KI-basierte Tool MiningAI® einen zukünftigen Maßstab für den Einsatz künstlicher Intelligenz im Mineralrohstoffbereich zu entwickeln. Das Forschungsteam besteht aus Forschenden folgender Organisationseinheiten: Bergbaukunde, Aufbereitung und Veredlung, Subsurface Engineering, Geophysik, Energy Geosciences, Cyberphysical Systems, Informationstechnologie sowie Automatisierung. Die gemeinsam identifizierten Forschungsthemen folgen dem übergeordneten Ziel, das digitale Tool Mining AI® zu realisieren und damit auch die Wahrnehmung der Montanuniversität in diesem Bereich zu verbessern. Sie sind aufeinander abgestimmt und haben übergeordnete Forschungsfragen (Abb. 1), die durch Kooperation der Forschenden der teilnehmenden Organisationseinheiten zielgerichtet beantwortet werden können. Folgende Forschungsbereiche wurden für die Umsetzung identifiziert:
Bereich 1 – New Sensors: Neue Sensoren sind für Geophysik, Verarbeitung und Bergbau notwendig. Obwohl die individuellen Herausforderungen variieren können, ist die übergeordnete Frage zu robusten Sensoren, Datenübertragung und Datenauswertung in allen Bereichen sehr ähnlich.
Bereich 2 – Datafusion: Sowohl neue Sensoren als auch die Integration alter Sensordaten in ein größeres System erfordern entsprechende Datenfusions- und Bewertungsmodelle. Umfang und Menge der Daten hängt von der jeweiligen Domäne ab. Allerdings haben fast alle Domänen geplante Aktivitäten in diesem Bereich.
Bereich 3 – Machine Learning: Die meisten Aspekte beinhalten maschinelles Lernen auf die eine oder andere Weise. Basierend auf den verfügbaren Daten und den zu fusionierenden Daten kann dies zu verschiedenen Aspekten führen.
Bereich 4 – Foundation Modelling: Während Bereich 3 sich stärker auf einzelne Lösungen konzentriert (z. B. Messung beim Bohren und Bezug zur Geologie im Bergbau oder Tunnelbau), behandelt Bereich 4 die übergeordneten großen Modelle der künstlichen Intelligenz. Dies führt letztlich zu einer prägnanten und/oder globalen Bedeutung der Entwicklungen.
Ergänzend zu den wissenschaftlichen Kernaktivitäten verfolgt der strategische Kernforschungsbereich Rohstoffe das Ziel, Bewusstseinsbildung und Wissenstransfer im Bereich der effektiven und nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen systematisch zu verankern. Durch gezielte Bildungsmaßnahmen und Öffentlichkeitsarbeit soll das gesellschaftliche Verständnis für die Bedeutung von Rohstoffen entlang der gesamten Wertschöpfungskette gestärkt und die Akzeptanz für innovative, ressourcenschonende Lösungen erhöht werden. Ein zentrales Leitprinzip ist dabei das Lernen mit allen Sinnen. Komplexe Zusammenhänge der Rohstoff‑, Energie- und Untergrundnutzung werden nicht ausschließlich theoretisch vermittelt, sondern durch erfahrungsbasierte, interaktive und partizipative Formate zugänglich gemacht. Dieser Ansatz ermöglicht es, unterschiedliche Zielgruppen, von Schüler:innen über Studierende bis hin zur breiten Öffentlichkeit, nachhaltig zu erreichen und die Wirksamkeit der Bewusstseinsbildung zu maximieren.
Die im strategischen Kernforschungsbereich gebündelten Aktivitäten umfassen bereits heute ein breites Spektrum an Formaten. Dazu zählen unter anderem die ResourceDays, ein mehrtägiges Veranstaltungsformat für Jugendliche ab 16 Jahren, das zentrale Fragestellungen der Rohstoff- und Energiewende adressiert. Dabei erfahren die Teilnehmenden, wie eng gesellschaftlicher Wohlstand mit der Verfügbarkeit von Energie und Rohstoffen verknüpft ist, welche Alternativen fossile Energieträger wie Öl, Gas und Kohle ersetzen können und welche Rolle kritische Rohstoffe für eine nachhaltige Energieversorgung spielen. Darüber hinaus wird vermittelt, wie diese Rohstoffe umweltschonend und effizient gewonnen, aufbereitet und recycelt werden können sowie wie der Untergrund mithilfe modernster Technologien für Bauwerke, von Tunneln bis hin zu Energiespeichern, nutzbar gemacht wird. Ergänzt wird das Programm durch Einblicke in die aktuelle Forschung an der Montanuniversität Leoben, den Austausch mit Gleichaltrigen und das Kennenlernen des universitären Studienalltags.
Darüber hinaus werden innovative, digitale Lehr- und Lernformate genutzt. So wurde an der Montanuniversität Leoben eine speziell an heimische Rohstoffstrukturen angepasste Modifikation des Computerspiels Minecraft entwickelt. In dieser virtuellen Lernumgebung bearbeiten Kinder, Jugendliche und Erwachsene realitätsnahe Aufgaben entlang der gesamten Wertschöpfungskette; von der Rohstoffgewinnung über die Verarbeitung bis hin zum Recycling. Das Spiel ist frei zugänglich und kostenlos verfügbar und ermöglicht einen niederschwelligen, erfahrungsbasierten Zugang zu komplexen Themen der Rohstoffwirtschaft. Für den schulischen Einsatz wurden im Rahmen der Initiative RawMaterials@Schools sogenannte Rohstoffkoffer entwickelt, die ausgeliehen werden können. Diese widmen sich ausgewählten Rohstoffen, wie etwa Kobalt, und kombinieren anschauliche Materialien mit didaktisch aufbereiteten Lerninhalten. Ergänzend dazu stehen weitere zielgruppenspezifische Bildungsmaterialien (Toolkits), zur Verfügung, die an unterschiedliche Zielgruppen bzw. Vorbildung angepasst sind. Auf diese Weise wird die interaktive Auseinandersetzung mit Rohstoffen in den schulischen und außerschulischen Alltag integriert und ein nachhaltiges Bewusstsein für die Bedeutung natürlicher Ressourcen gefördert.
Die Aktivitäten im Bereich der Bewusstseinsbildung leisten einen integralen Beitrag zur nachhaltigen Verknüpfung von Forschung, Bildung und gesellschaftlicher Verantwortung. Die systematische Förderung von Ressourcenkompetenz unterstützt langfristig die effektive und nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen und stärkt die Rolle der Montanuniversität Leoben als zentrale Akteurin im nationalen und internationalen Rohstoffdiskurs. In weiterer Folge ist geplant, die Ergebnisse der Forschungsprojekte verstärkt in die bereits heute bestehenden Formate der Bewusstseinsbildung zu integrieren sowie zusätzlich auch weitere Formate zu entwickeln.
Open Access Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die in diesem Artikel enthaltenen Bilder und sonstiges Drittmaterial unterliegen ebenfalls der genannten Creative Commons Lizenz, sofern sich aus der Abbildungslegende nichts anderes ergibt. Sofern das betreffende Material nicht unter der genannten Creative Commons Lizenz steht und die betreffende Handlung nicht nach gesetzlichen Vorschriften erlaubt ist, ist für die oben aufgeführten Weiterverwendungen des Materials die Einwilligung des jeweiligen Rechteinhabers einzuholen. Weitere Details zur Lizenz entnehmen Sie bitte der Lizenzinformation auf http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.de.
Hinweis des Verlags
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
Europäisches Parlament und Rat: Verordnung (EU) 2024/1252 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. April 2024 zur Schaffung eines Rahmens für die sichere und nachhaltige Versorgung mit kritischen Rohstoffen (ABl. L, 2024/1252, 03.05.2024) (2024)
2.
Montanuniversität Leoben: Entwicklungsplan der Montanuniversität Leoben 2023-2027. Montanuniversität Leoben (2024)
Vereinte Nationen: Transformation unserer Welt: die Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung. Resolution der Generalversammlung, A/RES/70/1 (2015)
6.
IPCC: Climate Change 2022 – Impacts, Adaptation and Vulnerability. Cambridge University Press (2023)
7.
Carrara, S., Bobba, S., Blagoeva, D.: Supply chain analysis and material demand forecast in strategic technologies and sectors in the EU – A foresight study, vol. EUR 31437 EN. Publications Office of the European Union (2023). https://doi.org/10.2760/995079CrossRef
8.
Obenaus-Emler, R., Lehner, M., Michelic, S.K., Antrekowitsch, H.: Fokus Methanpyrolyse – Sektorübergreifende Transformation mit emissionsarmem Wasserstoff und Klimawandelanpassung mit festem Kohlenstoff. Berg Huttenmannische Monatshefte 170(4), 199–210 (2025). https://doi.org/10.1007/s00501-025-01582-7CrossRef
9.
European Commission (2020). A new Circular Economy Action Plan For a cleaner and more competitive Europe, COM(2020) 98 final. European Commission.
Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.
