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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Forschung: Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS)

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Anwendung nanoskaliger Eisen-Kolloide zur In-Situ-Sanierung anthropogener CKW - Kontaminationen im Untergrund (Ausbreitungsuntersuchungen unter feldnahen und Feldbedingungen)
Projektleiter:Jürgen Braun, Ph.D.
Stellvertreter:Dr.-Ing. Norbert Klaas, M.Sc.
Wissenschaftliche Mitarbeiter:Dr.-Ing. Cjestmir de Boer, M.Sc.
Projektdauer:1.8.2007 - 31.12.2008
Finanzierung:Umweltministerium Baden-Württemberg, Förderprogramm: Betriebliche Umwelttechnik
Projektpartner:Alenco Environmental Consult GmbH
Anschlussprojekt von: Machbarkeitsstudie zum Einsatz von Eisenkolloiden zur Sanierung von CKW-Kontaminationen
Kommentar:

Dieses Projekt gehört zum Forschungsschwerpunkt:
In-Situ Sanierungstechnologien

Publikationen: Link

Zusammenfassung:

In Baden-Württemberg sind über 11500 altlastenverdächtige Flächen und beinahe 1500 Altlasten (WAABIS-Referenzdatenbank, Stand 12/2005) mit einem geschätzten Sanierungsaufwand in Höhe von 1 bis 2 Mrd. Euro (LUBW) registriert. Dabei stellen CKW, die auf Grund ihrer Dichte bis weit in die gesättigte Zone vordringen und durch ihre Löslichkeitseigenschaften über Jahrzehnte bis Jahrhunderte Schadstoffe emittieren, wohl das größte Gefahrenpotential für das Grundwasser dar. Um weiterer Kontamination der Aquifere und somit einer Gefährdung der Trinkwasservorräte vorzubeugen, muss daher sowohl die Schadstoffquelle als auch die Schadstofffahne saniert werden. Zu den Technologien, die die Schadstoffe in der Quelle oder der Fahne mittels chemischer Prozesse in-situ abbauen gehören z.B. Oxidationsprozesse wie die Anwendung von Permanganaten oder Fentons Reagenz oder die Reduzierung der chlorierten Kohlenwasserstoffen mittels nullwertigem Eisen.
Die Injektion von Nano-Eisen in einen kontaminierten Grundwasserleiter hat gegenüber konventionellen „reaktiven Wänden“ den großen Vorteil, dass die Investitionskosten drastisch verringert wären, während die Reaktion wegen der hohen spezifischen Oberfläche des Nano-Eisens eher schneller ablaufen würde. Eine Nano-Eisen-Suspension könnte auch direkt in den Schadstoffherd injiziert werden, wodurch die Anwendung nullwertigen Eisens zukünftig nicht mehr auf den Fahnenabbau reduziert wäre.
In Vorversuchen der Antragsteller und anderswo zeigte sich, dass zur erfolgreichen Anwendung der Nano-Eisen-Technologie insbesondere zwei Fragen endgültig beantwortet werden müssen:
  1. Manche Kolloide zeigen, auf Grund von Konglomeratbildung, eine eingeschränkte Mobilität, was die Reichweite einer Injektion und somit die Effizienz der Technologie potentiell vermindern kann.
  2. Laborergebnisse sind ggf. in Bezug auf Reaktivität, aber nicht in Bezug auf das Transportverhalten direkt auf eine Feldanwendung übertragbar (Upskalingproblematik)

Im Rahmen dieses Projekt sollen diese Fragen in enger Zusammenarbeit zwischen Forschungslabor und Industrie detailliert untersucht werden. Es soll gezeigt werden, ob und ggf. wie die Herausforderungen dieser neuen Technologie angegangen und überwunden werden können. Die Untersuchungen sollen auf vorrangig im mittelskaligen Maßstab durchgeführt und durch Pilotanwendungen im Feld ergänzt werden. Der geplante Versuchstand dient als „Benchmark“, d.h. damit wird es möglich sein, die Nano-Eisen-Suspensionen der verschiedenen Hersteller vergleichend zu testen und damit Empfehlungen für den Vollzug auszusprechen.

Kommerziell erhältliche oder derzeit in Forschungslaboren entwickelte Nano-Eisen-Formulierungen sollen auf ihre Anwendbarkeit im Feld untersucht werden. Dazu gehören insbesondere Fragestellungen zur Reaktivität sowie zur Reichweite der Partikel bei einer Injektion in verschiedene Bodenarten (Einflussradius).