Ihre Schützlinge sind zwischen fünf und zehn Mikrometer klein und lieben es warm und kuschelig. Dr. Sabine Kutschke sucht nach Mikroorganismen, mit denen sich Kupfervorkommen erschließen lassen. Sie ist eine der leitenden Wissenschaftlerinnen der Biotechnologiegruppe am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF). „In unserer rohstoffknappen Zeit sind auch solche Vorkommen interessant, die mit herkömmlichen Methoden nicht abgebaut werden können“, sagt die 44-Jährige. Kutschke und ihre Kollegen forschen intensiv, wie sich das im Gestein sehr fein verteilte Metall – chemisch eng mit Schwefel verbunden – abbauen lässt. Und hier kommen die Bakterien ins Spiel. Es gibt spezielle Mikroorganismen, die allein durch ihren Stoffwechsel die sulfidische Kupferverbindung knacken und das Kupfer vom Schwefel trennen. Und genau solche Bakterien hegt und pflegt Sabine Kutschke.

Natur als Vorbild für Hochtechnologie

Aus einem Rüttelapparat greift sie fünf Erlenmeyerkolben mit einer grauen Flüssigkeit. „Das ist fein gemahlener Kupferschiefer aus der Lausitz mit Bakterien in einer Nährlösung“, erklärt sie. An einem sterilen Arbeitsplatz entnimmt die Forscherin jedem Kolben eine Probe und füllt sie in ein kleines Röhrchen. Danach untersucht sie die Proben unter dem Mikroskop. Bei Probe drei wird sie fündig und zeigt erfreut auf ein längliches Etwas auf dem Bildschirm – ein vielfach vergrößertes Bakterium. In Probe drei hat also die Mischung aus Nährlösung und Wärme gestimmt, die Bakterien haben sich vermehrt. Genau das ist ihr Ziel: so viele Mikroorganismen wie möglich zu züchten. Denn es braucht Billionen von ihnen, um aus einfachem Kupferschiefer das begehrte Kupfer in großen Mengen zu gewinnen.

Von 100 Millimeter auf 100 Kubikmeter: vom Labor in die Industrie

Im Labor des HIF am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) klappt das schon ganz gut. Für den Laien daran zu erkennen, dass sich die Farbe der Flüssigkeit im Reagenzglas von Grau auf Blau ändert. „Denn gelöstes Kupfer ist blau“, sagt Sabine Kutschke. Um an weiterverwertbares Kupfer zu kommen, müsse es nur noch extrahiert werden. „Beispielsweise über Elektrolyse, wo sich mittels elektrischer Energie die Kupferteilchen ablagern.“ Bakterien im Kupferbergbau einzusetzen, um das kostbare rotbraune Metall zu gewinnen, ist ressourcenschonend und umweltfreundlich. Das Verfahren kommt ohne chemische Zusatzstoffe, wie zum Beispiel Schwefelsäure, aus. „Ein echter Erfolg wäre für mich, wenn wir aus einer 100-Milliliter-Probe einhundert Kubikmeter machen und das Ganze auch im industriellen Maßstab einsetzen können“, erklärt Sabine Kutschke. Dann könnte das innovative Verfahren bald in verschiedenen Kupferlagerstätten weltweit genutzt werden.

Ecometals: hochkarätiges internationales Forschungsprojekt

Ein wichtiger Schritt in diese Richtung ist das deutsch-französische Projekt „Ecometals“, das Mitte April gestartet ist. Kutschke hat mitgeholfen, das Megaprojekt einzuwerben. Beteiligt sind 15 hochkarätige Forschungseinrichtungen und Unternehmenspartner. Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und wird mit 4,2 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie mit einer Million Euro von der Agence nationale de la recherche, einer Einrichtung zur Förderung der Wissenschaft und Forschung in Frankreich, gefördert.