Charakterisierung von Mineralen, Laugungsüberständen und Mikroorganismen mittels Raman-Spektroskopie

Heute erfahren die regionalen Kupferschiefervorkommen nach dem Ende der 800jährigen Bergbauära im Jahr 1990 eine Wiederentdeckung. Der moderate Kupfergehalt fordert den Einsatz alternativer umweltschonender und effizienter Abbauprozesse. Ziel unserer Arbeit ist daher die Etablierung von Biolaugungsprozessen mit heterotrophen Mikroorganismen zu Kupfergewinnung. Bio-induzierte Veränderungen auf Mineraloberflächen, der Laugungsüberstände sowie Veränderungen der Biomasse durch Wechselwirkungen mit dem Laugungsmaterial sollen unter anderem mithilfe von Raman-Spektroskopie analysiert werden.
Als Grundlage für die Zuordnung der Minerale zu den Raman-Spektren wird die Polarisationsmikroskopie genutzt. Dasselbe mikroskopierte Areal wird mithilfe der zweidimensionalen Scanfunktion des mit einem Mikroskop gekoppelten Raman-Spektrometers analysiert. Aus den erhaltenen Daten ist die bildgebende Differenzierung zwischen den Hauptmineralen Chalkopyrit (CuFeS2) und Bornit (Cu5FeS4) im Kupferschiefer unter Verwendung univariater Datenanalyse möglich. Der Vergleich der Spektren von Chalkopyrit und Bornit zeigt, dass sich die verschiedenen Kristallgitter und Anteile von Kupfer, Schwefel und Eisen in unterschiedlichen Bandenintensitäten widerspiegeln.
Bei der Untersuchung der Laugungsüberstände können die von der Probe erhaltenen Spektren mithilfe von Referenzmessungen zugeordnet werden. Im Vergleich zu den abiotischen Komponenten des Laugungssystems sind deutliche Unterschiede in den Spektren der eingesetzten Biomasse sichtbar.