Altlastensanierung ist Umweltschutz

Forschungsverbund KORA

Auf dem Rüstungsaltstandort Stadtallendorf wurden über einen Zeitraum von fünf Jahren Untersuchungen zu natürlichen Schadstoffminderungsprozessen im Festgestein und in der Talaue an verschiedenen Eintragsorten durchgeführt.

Die Untersuchungen zeigten einen partiellen Abbau von STV, wobei sich v. a. die polaren STV (Benzoesäuren und Sulfonsäuren) als persistent und mobil herausstellten. Dahingegen wurden die Mononitrotoluole relativ gut abgebaut.

Über ein Stofftransportmodell konnte die Ausbreitung ausgewählter Stoffe und die Auswirkung einer reduzierten hydraulischen Sicherung auf die Trinkwassergewinnung simuliert werden.

Für den zentralen Bereich der DAG-Fläche wurde auf der Basis der Berechnungen ein MNA-Konzept konzipiert und vorgeschlagen. Es beinhaltet eine stufenweise Teilabschaltung der hydraulischen Sicherung unter genauer Beobachtung der Prozesse sowie ein Rückfallkonzept, falls die prognostizierten Frachten überschritten werden.

In der Talaue des Münchbachs und des TRI-Grabens werden aktive Sanierungsmaßnahmen durchgeführt. Die tolerierbaren Restbelastungen werden über ein MNA-Konzept, welches aus den Untersuchungen im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelt wurde, festgelegt.

In der Talaue (Kleinniederung) wurden verschiedene Sanierungsvarianten für die Sanierung eines Mononitrotoluol-Schadens verglichen. Der Vergleich zeigt, dass eine In-Situ-Mobilisierung mittels Ethanol unter Verfahrens- und Kostengesichtspunkten eine Alternative zu klassischen Quellensanierungsvarianten sein kann.

Forschungsverbund Modellhafte Sanierung von Altlasten

Das Vorhaben „Modellhafte Sanierung von Altlasten am Beispiel des TNT-Sanierungsprojektes Stadtallendorf / Hessen“ (MOSAL), das die Boden-Behandlungstechnik in den Mittelpunkt stellte, wurde Anfang 1990 genehmigt.

Ausgangspunkt waren erste Erkenntnisse aus einer intensiven Erkundung des Standortes, eine erste Abschätzung der Gefährdung, aber noch lückenhafte Kenntnisse über relevante Schadstoffe, das Fehlen geeigneter Techniken zur Behandlung von kontaminierten Böden und unzureichende Erfahrungen mit der Sanierung vergleichbarer Standorte.

Während der Umsetzung des Vorhabens ergaben sich wesentliche Veränderungen von Randbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Bewertung der Gefährdungen und der Marktsituation der Dekontaminationstechnik.

Nach einer kurzen Unterbrechung im Jahre 1995 wurden in der zweiten Phase diesen Veränderungen Rechnung getragen. Projektmanagement und Bürgerbeteiligung waren jetzt neben der Bodensanierung und der Bodenbehandlung Schwerpunkte des Vorhabens.

Als wichtige Ergebnisse des Vorhabens, die auch in anderen Projekten Verwendung finden können, sind zu nennen:

• Altlastenspezifisch optimiertes Projektmanagement
• Methoden und Instrumente zur Bürgerbeteiligung und Öffentlichkeitsarbeit
• Bodenmanagement für sprengstofftypisch verunreinigte Böden
• Handlungsstrategie für die Erkundung und Sanierung von kontaminierten Kanälen
• Bilanzierung der Auswirkungen von Sanierungsmaßnahmen

Mit dem Vorhaben konnte gezeigt werden, dass eine ökologisch wirksame, ökonomisch effiziente und sozial verträgliche Sanierung von Rüstungsstandorten machbar ist.

Forschungsverbund RUBIN

In Offenbach wurde am Standort der ehemaligen Teerfabrik Lang nach einer ausführlichen Variantenstudie die Realisierung eines Funnel-and-Gate-Systems mit Biosorptionsreaktor vorgeschlagen und genehmigt. Die Klärung von fachlichen und technischen Fragestellungen sowie der Bau eines Demonstrationsgates erfolgte im Rahmen des Forschungsverbundes RUBIN.

Bis Juni 2003 zeigten Untersuchungen des Standorts, dass die Voraussetzungen für die Errichtung eines Funnel-and-Gate-Systems mit biologischem Abbau im Gate gegeben waren.

Von Januar 2003 bis Juni 2004 wurden Batch- und Säulenversuche im Labor durchgeführt, mit denen die Stimulierung des mikrobiologischen Abbaus unter aeroben, denitrifizierenden und gemischt aerobe/ denitrifizierenden Bedingungen sowie der Einfluss von Eisenausfällungen auf die hydraulische Durchlässigkeit untersucht werden. Das wesentliche Ergebnis war, dass die vorhandenen Schadstoffe durch eine mehrstufige Zugabe von H₂O₂ und Nitrat gut abgebaut werden konnten.

Bis November 2004 wurde ein on-site Säulenversuch mit dem Ziel durchgeführt den mikrobiellen Abbau und die Eisenausfällung unter in-situ Bedingungen zu optimieren. Zur Untersuchung des biologischen Abbaus wurden die Dosiermengen von H₂O₂ und NO³- sukzessive variiert. Die Abbauleistungen lagen für fast alle Schadstoffe über 95 % und häufig sogar deutlich über 99 %.

Dies führte zum Konzept einer modularen Bauweise mit drei sequentiellen Bioreaktoren mit jeweils davor geschalteten offenen Freiwasserzonen in denen die Dosierung und Einmischung der dosierten Stoffe erfolgen kann. Vor den Bioreaktoren sollte ein Schrägklärer und nach den Bioreaktoren eine mit Aktivkohle befüllte Zone installiert werden.

Das Funnel-and-Gate-System für den Demonstrationsbetrieb wurde von Oktober 2006 bis März 2007 errichtet (Funnel und die Seitenwände des Gates in Mixed-in-Place(MiP)-Bauweise). Die Freiwasserzonen und die Aktivkohlezone wurden aus Doppel-T-Trägern errichtet, auf die zur Abgrenzung gegenüber den Bioreaktoren Schlitzbrückenfilterbleche montiert wurden. Die Reaktoren wurden mit Filterkies der Körnung 2/8 befüllt.

Der Probebetrieb dauerte von Mai 2007 bis September 2009. Seit der Beseitigung verschiedener betriebstechnischer Probleme steht ein leistungsfähiges Bioreaktorsystem zur Verfügung. Der sequentielle Aufbau mit der an mehreren Stellen möglichen gezielten Dosierung und der damit verbunden effizienten Nutzung von O₂ (als H₂O₂ und Nitrat) für den Abbau der standortrelevanten Schadstoffe hat sich bewährt. Der biologische Schadstoffabbau ist so effektiv, dass auf die geplante Aktivkohlestufe im Gate bis auf Weiteres verzichtet werden kann.

Die Ergebnisse des F+E-Vorhabens fließen unmittelbar in die weitere Planung und Umsetzung der Sanierungs- und Sicherungsmaßnahmen ein.

Mikrobielle Sanierung TNT-kontaminierter Böden des Standortes Hessisch Lichtenau-Hirschhagen

Mikrobielle Sanierung TNT-kontaminierter Böden des Standortes Hessisch Lichtenau-Hirschhagen

Ziel des F+E-Vorhabens war die Erarbeitung der biologischen Grundlagen des TNT-Abbaus für einen technischen Prozess der Sanierung TNT-kontaminierter Böden.

Auf der Grundlage von Vorarbeiten durch die Universität Stuttgart bzw. das Fraunhofer Institut für Grenzflächentechnik seit 1998 wurde von 1994 bis 1995 in Zusammenarbeit mit der Fa. Umweltschutz Nord eine Pilotanlage zur mikrobiologischen Bodensanierung in Hirschhagen betrieben. In der ersten (anaeroben) Stufe des Behandlungsprozesses wird TNT zu Tri-Amino-Toluol reduziert, welches irreversibel an den Boden gebunden wird. Weitere Nitro- und Aminoaromaten werden ebenfalls fixiert oder teilweise abgebaut. Ein nahezu vollständiger Abbau der bioverfügbaren Restbelastung erfolgt in der zweiten (aeroben) Stufe. Dazu wurde der Schlamm aus der Pilotanlage abgesiebt, teilweise entwässert und anschließen für mehrere Wochen auf einer Bodenmiete nachbehandelt.

Durch die zweistufige Behandlung wurden 95 % der im Boden enthaltenen Schadstoffe abgebaut oder durch Fixierung an die Bodenmatrix immobilisiert.

Die Unbedenklichkeit der Produkte des Verfahrens wurde mit ökotoxikologischen Tests (Algen, Daphnien, Leuchtbakterien, Regenwürmer) am Fraunhofer Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie nachgewiesen.

Zur Entwicklung von großtechnischen Verfahren zur mikrobiellen on-site-(Mieten-) und in-situ-Sanierung an einem ehemaligen Altölraffinerie-Standort wurden Versuche im Labor- und Pilotmaßstab durchgeführt.

Bei den Mietenverfahren wurden leichtflüchtige Schadstoffe (CKW, BTEX) während des Bodenaushubs und der Bodenaufbereitung fast vollständig ausgestrippt. Die Konzentrationen niedermolekularer PCB wird durch die 1,5-jährige Mietenbehandlung um bis zu 50 % verringert. Die MKW wurden unabhängig von den Verfahren und Ausgangskonzentrationen bis auf 30 % der Ausgangsbelastung abgebaut. Die Restfraktion war hochmolekular, nicht eluierbar und nicht bioverfügbar.

Für die in-situ-Sanierung der gesättigten Grundwasserzone ist eine optimale Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff von größter Bedeutung. Dazu wurden die Elektronenakzeptoren H₂O₂, O₂ und Nitrat erprobt. H₂O₂ wird empfohlen, weil damit die beste O₂-Versorgung gewährleistet und die höchste mikrobielle Abbauaktivität erreicht werden kann. Nitrat kann zusätzlich eingesetzt werden; es bewirkt wegen der geringen Endmineralisierung im Vergleich zu H₂O₂ eine „Vorsanierung“ in anaeroben Bereichen. CKW und BTEX wurden bevorzugt hydraulische ausgespült.

Die Ergebnisse des F+E-Projektes wurden in die Ausführungsplanung für die Sanierung des Standortes umgesetzt. Wegen einer hohen H₂O₂-Zerfallsrate und der daraus resultierenden O₂-Blesenbildung im Aquifer wurde bei der großtechnischen in-situ-Sanierung die Infiltration getaktet.

Verbundprojekt: Anwendung von Reinigungswänden - Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung von Reaktionswandsystemen im An- und Abstrom einer Arsen-Altlast in einem Rhein-Aquifer (Wiesbaden) / Laboruntersuchungen und vorbereitende hydraulische und hydrochemische Standortuntersuchungen

Ein im Untergrund gelegener Arsenschadensfall soll durch ein Reaktionswandsystem gesichert werden.

Bei einem Material-Screening von verschiedenen Eisenhydroxidpräparaten erwies sich das Handelsprodukt GEH als besonders geeignet. Mit On-site-Demonstrations-Säulenversuchen wurde für GEH eine Beladung von 43 g As / kg TS bei einer Auslaufkonzentration von 50 µg As / L für Standort-Grundwasserermittelt. Als besonders günstig erwies sich die Wirkung des im Grundwasser gelösten Calciums (ca. 180 mg / L. Phosphat war gegenüber Arsen nur gering konzentriert und damit als Konkurrent um die Adsorptionsplätze nicht relevant. Batchversuche mit GEH zeigten keinen Einfluss von Silizium auf die Bindungskapazität für Arsen (V). Eine reduktive Zersetzung von GEH und damit verbundene Remobilisierung von Arsen ist aufgrund der Untersuchungen nicht zu erwarten.

Untersuchungen mit Sulfid bildenden Zustromreaktoren zeigten, dass diese eine starke Mobilisierung des Arsens im Untergrund bewirken. Der resultierende, stark arsenhaltige Grundwasserstrom kann durch eine reaktive Wand mit elementarem Eisen als reaktives Medium abgereinigt werden. Die Arsenfixierung durch Eisen kann als Reaktion 1. Ordnung beschrieben werden. Über die Ablagerung von Festphasen bietet das Eisen ein hohes Potential zur Arsenfestlegung. Gleichzeitig findet ein Abbau chlorierter Ethene statt. Beim LCKW-Abbau wurden Passivierungsprozesse beobachtet, die wahrscheinlich auf das Auftreten von Sulfid, zusammen mit der Ablagerung von Silizium zurückzuführen sind.

Auf Grundlage der vorgelegten Forschungsergebnisse wurde das Sanierungskonzept "Bodenaushub bis 6 m u. GOK und Wiederverfüllung sowie Grundwassersicherung" genehmigt.

Der Phonix Award ist eine weltweit anerkannte Auszeichnung der amerikanischen Umweltbehörde U.S. EPA (Environmental Protection Agency) für erfolgreiches Flächenrecycling. Sie ging 2004 erstmals an ein Projekt außerhalb Nordamerikas. Der in Fachkreisen als der „Altlasten-Oskar“ geltende Preis wurde im Rahmen einer feierlichen Zeremonie am 21.09.2004 in St. Louis, Missouri von Minister Dietzel persönlich entgegengenommen.

Das Hessische Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz ließ die Sanierung des Standortes durch seinen Projektträger, die HIM GmbH - Bereich Altlastensanierung - durchführen. Die Stadt Mühlheim/Main steuerte die Erlöse aus dem Grundstücksverkauf bei, um eine sinnvolle Ergänzung der Stadtentwicklung zu erreichen. Der Schlüssel zum Erfolg war jedoch das Vertrauen der Mühlheimer Bürger, denn die Flächen wurden unsaniert an private Käufer veräußert und dann saniert. Die Sanierung erfolgte durch Bodenaustausch und in erheblichem Maße durch Verfestigung und Wiedereinbau der kontaminierten Massen.

Das Projekt „Pionierpark“ setzte sich in der Kategorie der internationalen Projekte gegen starke Konkurrenz durch, zu der unter anderem auch der Olympiapark in Sydney gehörte und erhielt den Publikumspreis für das am besten präsentierte Projekt.

Gründe für die Preisverleihung waren die optimale Verbindung einer gründlichen Umweltsanierung mit der wohnbaulichen Folgenutzung, die Vermeidung einer langfristigen Grundwasserbelastung und einer Deponierung von erheblichen Aushubmengen durch einen innovativen Sanierungsansatz, die offene Informationspolitik und die breite Unterstützung des Projektes durch die Bürger u. a. durch die 50 %ige Anzahlung des Kaufpreises für die Grundstücke, die generationenverbindende wohnbauliche Nutzung des Standortes, das Bemühen der Kommune durch eine ausgewogene Gesellschaftsstruktur die aktive Bürgergesellschaft zu fördern und die verantwortungsbewusste Verfolgung von städtebaulichen Zielen im Sinne einer nachhaltige Wiedernutzung von Altflächen.

Seit 1997 vergibt das Phoenix Awards Gremium, hinter dem die amerikanische Umweltbehörde U.S. EPA steht, Auszeichnungen für vorbildliche Projekte der Revitalisierung von vorgenutzten Flächen. Mit den Phoenix Awards werden Einzelpersonen und Gruppen ausgezeichnet, die an der Neunutzung von alten Industrie- und Gewerbeflächen arbeiten, die innovative, kreative und trotzdem praktische Ansätze zur Flächensanierung anwenden und dabei gleichzeitig die wirtschaftliche Entwicklung und die Schaffung von Arbeitsplätzen voranbringen. Die erfolgreichen Lösungen sollen publiziert und als Modelle für andere Kommunen dargestellt werden. Pro Jahr gehen etwa 150 Projekte in den Wettbewerb um die Phoenix Awards und stellen sich der Bewertung durch eine Jury.

Aus den rund 300 eingereichten Bewerbungen wurde der vom Hessischen Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz in Zusammenarbeit mit der HIM-ASG unter der Rubrik „New Forms of Partnership Working“ zum Thema Bürgerbeteiligung eingereichte Beitrag „The License to Dig“ ausgewählt und im Rahmen einer hochrangigen Konferenz über innovative Verwaltungslösungen in Maastricht (NL) im November 2009 mit einem Best Practice Certificate ausgezeichnet. Das Projekt wurde damit als eine der herausragenden Verwaltungsleistungen in Europa gewürdigt.

Der europäische Verwaltungspreis EPSA wird alle zwei Jahre mit dem Ziel Verwaltungen in ganz Europa über diesem Wettbewerb zu motivieren und Verwaltungsstukturen und -methoden zu modernisieren, ausgelobt. Er wird in vier Kategorien ausgeschrieben:

• Verbesserung öffentlicher Dienstleistungen
• Einbeziehung der Bürger
• Neuer Formen partnerschaftlicher Zusammenarbeit
• Führung und Management für den Wandel

56 Diplome wurden für gute Modernisierungsbeispiele verliehen, davon acht an deutsche Institutionen. Damit ist Deutschland nicht nur eines der Länder mit der stärksten Wettbewerbsbeteiligung (25 Beiträge), sondern auch eines der erfolgreichsten. Insgesamt waren beim EPSA 2009 rund 300 Bewerbungen aus 28 europäischen Ländern und EU-Institutionen eingegangen.

Gemeinsam mit der EU-Kommission unterstützen fünfzehn europäische Länder den Wettbewerb, eines davon ist Deutschland. Deutschland ist auch Mitbegründer des Wettbewerbs.