TV 1: Raffinerien, Tanklager, Kraftstoffe/Mineralöl, MTBE
Verbundprojekt 1.1: Methyltertiärbutylether - Leuna als Referenzstandort zur Implementierung des ENA-Ansatzes (METLEN)
Ziel: Im Vordergrund des Verbundprojektes stehen die Fragen der praktischen Implementierung des "ENA"-Konzepts, für welches Empfehlungen erarbeitet werden sollen. Im Projekt wird untersucht, inwieweit natürliche Abbauprozesse die Selbstreinigung von Grundwasserleitern bei schwer abbaubaren Substanzen unterstützen können und welche effektiven Eingriffe notwendig sind, um einen hinreichenden Schutz des Grundwassers zu gewährleisten.
Arbeitsschwerpunkte: Durch die gezielte Zudosierung von z.B. Elektronenakzeptoren, Nährlösungen, Katalysatoren, aber auch Mikroorganismen in neu zu konzipierende Konditionierungseinheiten geht es darum, die natürlich ablaufenden Prozesse im Grundwasserleiter zu unterstützen und zu beschleunigen. Bei den Konditionierungseinheiten handelt es sich um eine Pilotanlage, die im wesentlichen eine hydraulisch passive Fassung des kontaminierten Grundwassers, einen mikrobiologischen Abbau der Schadstoffe durch die Zugabe bzw. Behandlung mittels reaktiver Substanzen und eine anschließende unterstromige Infiltration des konditionierten Wassers erlaubt. Dabei wird der unterstromige Grundwasserleiter als Reaktionsraum genutzt. Im beantragten Projekt wird MTBE als schwer abbaubare Modellsubstanz genutzt, jedoch sind die Ansätze zur Problemlösung auch auf andere Substanzen und somit andere Schadensfälle, bei denen der ENA-Ansatz möglich ist, anwendbar.
Die mikrobiologischen Teilprojekte sind in zwei Projektphasen konzipiert. In der einführenden Laborphase werden mikrobiologische Tests durchgeführt, um die grundlegenden Abbaubedingungen zu simulieren. In der darauffolgenden Pilotphase werden die Ergebnisse auf das Feld übertragen und in den Konditionierungseinheiten getestet und optimiert. Diese Phase wird von weiteren Laboruntersuchungen begleitet. Ein Teilprojekt beschäftigt sich mit Laboruntersuchungen zum chemischen Abbau von MTBE. Biogeochemische und hydraulische Untersuchungen am Standort werden in den weiteren Teilprojekten des Verbundes durchgeführt und durch prozessbezogene Detailmodellierungen unterstützt. Alle Teilprojekte werden einen Beitrag bei der Erstellung des Branchenleitfadens des TV 1 leisten.
Standortcharakteristik: Am Standort LEUNA wird ein Referenztestfeld zur Untersuchung beschleunigter natürlicher Schadstoff-Rückhalte- und Abbauvorgänge (Enhanced Natural Attenuation [ENA]) für den Benzininhaltsstoff MTBE eingerichtet. Der Standort Leuna wurde aufgrund seines guten Erkundungsgrades und der starken Kontamination an Mineralölkohlenwasserstoffen einschließlich MTBE ausgewählt.
Ergebnisse: Im Projekt konnte anhand von Labor- und Feldversuchen gezeigt werden, dass am Standort Leuna ein hohes mikrobielles Abbaupotential für MTBE vorhanden ist. Der Schadstoff wurde im Labor in verschiedenen Mischkulturen mit hoher Geschwindigkeit vollständig mineralisiert. Gleichfalls wurde ein Bakterienstamm isoliert und charakterisiert, welcher allein zum vollständigen Abbau von MTBE befähigt ist. Hinsichtlich der Verwendung geeigneter Cometaboliten wurde Isopropanol als weiterer potentieller Cometabolit neben n-Propanol, Methan und niederen Alkanen identifiziert. Durch den Einsatz von Isopropanol konnte eine erfolgreiche Stimulierung des MTBE-Abbaus auch unter Feldbedingungen erreicht werden. In Rahmen der geochemischen Felduntersuchungen wurde der Nachweis erbracht, dass MTBE bereits unter den natürlichen Bedingungen des Standortes mikrobiologisch abgebaut wird. Als Resultierende aus Schadstoffausbreitung und Abbau kann die MTBE-Fahne am Standort Leuna gegenwärtig als quasi stationär angesehen werden. Der Abbau erfolgt offensichtlich überwiegend aerob unter Verwendung von natürlich eingetragenen Sauerstoffmengen. Dies wird durch den Nachweis verschiedener Metaboliten belegt und zusätzlich durch isotopenchemische Untersuchungen gestützt. Durch Untersuchungen im Forschungsbauwerk konnte gezeigt werden, dass durch die Zugabe von reinem Sauerstoff eine Beschleunigung des MTBE-Abbaus im Sinne von ENA erreicht werden kann. Dabei werden zunächst vor allem Begleitkomponenten (z.B. BTEX-Verbindungen) und Metaboliten wie TBA abgebaut. Erst nachfolgend wird auch MTBE mineralisiert. Auf Grund des hohen natürlichen Abbaupotentials und begrenzter Verfügbarkeit von Sauerstoff wird am Standort Leuna durch zusätzliche Maßnahmen wie die Zugabe externer Spezialisten für den MTBE-Abbau oder der Einsatz von Cometaboliten keine weitere Steigerung der Abbaugeschwindigkeit erreicht. Diese Maßnahmen können aber bei höherem Sauerstoffdargebot und an anderen Standorten durchaus angezeigt sein. Im Rahmen der Standortmodellierung wurde ein hydrogeologisches Modell für den Bereich des Forschungsbauwerkes erstellt. Gegenwärtig erfolgt die Erarbeitung der Grundlagen für die Implementierung der geochemischen und biotechnischen Reaktionsprozesse in dieses Modell.
Veröffentlichungen
Die Veröffentlichungen zum Projekt METLEN finden Sie hier