Auf der Suche nach einem „Meister Proper“ gegen chemisch verunreinigte Flächen

Ob als fettabweisende Beschichtung bei Pfannen und Töpfen, ob als Wasser abperlender Schutz bei Bekleidung oder als Schaumbildner in Feuerlöschschäumen – sogenannte per- und polyfluorierte Chemikalien, kurz PFC, werden wegen ihrer wasser-, schmutz- und fettabweisenden Eigenschaften vielfältig eingesetzt. Aufgrund ihrer chemischen Struktur sind sie aber kaum oder gar nicht biologisch abbaubar. Sie kommen in der Umwelt nicht natürlich vor.

Das Verbundprojekt „Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz“ (Biokon) hat das Ziel, wirksame Stoffe zu entwickeln, um in Verbindung mit einer robusten Aufbereitungstechnik diese Chemikalien aus Wasserkreisläufen und Böden zu eliminieren. Zudem sollen die stattfindenden Prozesse durch geeignete, noch zu entwickelnde Modelle und Monitoringtools überwacht werden. Seitens der TU Berlin ist das Fachgebiet Anlagen und Sicherheitstechnik unter Leitung von Prof. Dr. Michael Schwarze an dem Projekt beteiligt. Kooperationspartner sind die Firmen Sensatec aus Kiel und Geologik aus Münster.

Weltweit sind PFC-Konzentrationen in der Natur nachgewiesen worden. Sie gelangen unter anderem über das Abwasser und mit PFC-kontaminiertem Klärschlamm in Böden, Oberflächengewässer und in das Grundwasser. Bisher ist es noch nicht gelungen, effiziente Umweltsanierungsverfahren zu etablieren, um diese Stoffe zu eliminieren. Studien der Ruhr-Universität Bochum zeigten, dass einige der PFC mit dem Trinkwasser vom Menschen aufgenommen werden und sich im Blut anreichern. Aufgrund von Tierversuchen mit Ratten und Mäusen stehen vor allem die kurzkettigen PFC im Verdacht, krebserregend zu sein. Die Übertragbarkeit dieser Befunde auf den Menschen ist jedoch umstritten.

Neben den PFC stehen als zweite Schadstoffgruppe leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffverbindungen (LCKW) im Fokus des Projektes. Diese Lösemittel wurden bis in die 1980er-Jahre in nahezu allen Industriebereichen in großen Mengen eingesetzt. Ein Großteil der Altlasten-Grundstücke in Deutschland ist mit LCKW verseucht. Deshalb spielt die Eliminierung der teilweise flüchtigen und kanzerogenen Schadstoffe in der Altlastensanierung eine zentrale Rolle. Häufig befindet sich die Belastung unter Gebäuden oder unter versiegelten Flächen, sodass das kontaminierte Material nicht ausgekoffert werden kann. Die Kosten einer traditionellen Altlastensanierung sind in der Regel sehr hoch und häufig sehr zeitintensiv.

Das Forschungsprojekt Biokon gliedert sich in zwei Phasen. In der ersten Phase wird versucht, die Schadstoffe –  hauptsächlich LCKW – aus dem Boden zu lösen und in der wässrigen Phase verfügbar zu machen. In der zweiten Projektphase sollen PFC-Schäden saniert werden. Derzeitige Sanierungsmaßnahmen verhindern lediglich die unkontrollierte Ausbreitung. Mit Hilfe speziell zu entwickelnder biogener Polymerkondensate durch die Firma Biosid Deutschland GmbH sollen die PFC aus der ungesättigten Bodenzone in den Grundwasserleiter überführt werden. Das Grundwasser wird gefördert und in einer Aufbereitungsanlage von PFC getrennt. Hierfür werden zunächst im Labor Kondensate mit entsprechenden Eigenschaften identifiziert und entwickelt. In einem Pilottest an einem mit PFC kontaminierten Standort – Papierschlämme wurden dort als Düngemittel auf landwirtschaftliche Flächen aufgebracht – sollen die entwickelten Methoden getestet werden.

Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die in dem Projekt forschen, ist es, eine wirtschaftlich sinnvolle Sanierungsmaßnahme zu entwickeln, welche an die standort- und schadstoffspezifischen Anforderungen angepasst ist sowie die unterschiedlichen Kondensat-, Überwachungs- und Anlagenaufbereitungstechniken berücksichtigt. Damit soll ein Beitrag zu einer nachhaltigen Versorgung mit sauberem Grundwasser geleistet werden. Nutzer sind dabei die Betreiber von Trinkwasser-Aufbereitungsanlagen und deren Kunden sowie Landwirte, die mit Grundwasser ihre Felder bewässern.

Biokon wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Es ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „KMU-Innovativ: Ressourcen- und Energieeffizienz“ im Technologie- und Anwendungsbereich „Nachhaltiges Wassermanagement“.