Bioleaching schwermetallbelasteter Böden
Land / Region: Deutschland , überregional
Projektanfang: 01.01.1995
Projektende: 01.01.1998
Projektstand: 01.01.1999
Im Unterschied zu organischen Schadstoffen können Schwermetalle weder biologisch noch mit chemisch-physikalischen Verfahren abgebaut werden. Schwermetalle können aber mobilisiert, transportiert oder akkumuliert werden. Mit Schwermetallen belastete Böden stellen daher für die Umwelt ein hohes Gefährdungspotenzial dar.
Eine Reinigung ist derzeit nur in beschränktem Maße möglich, so dass mit Schwermetallen belastete Böden in der Regel in Sondermülldeponien abgelagert werden. In Gegenwart Säure bildender, Metall mobilisierender Mikroorganismen können schwerlösliche Metallverbindungen jedoch gelöst werden und zu einer Kontamination von Grund- und Sickerwasser führen.
Derartige Mikroorganismen werden seit langem erfolgreich zur Gewinnung von Wertmetallen aus Erzen eingesetzt (Bioleaching). In einer Vorstudie zum Bioleaching Schwermetall belasteter Böden wurden insgesamt 11 Bodenproben aus unterschiedlich mit Metallen belasteten Standorten (Industrie, Truppenübungsplätze) untersucht. Aus allen Proben wurden Schwermetall mobilisierende Bakterien angereichert. Wegen der hohen Variabilität hinsichtlich der Art und Konzentration der Kontaminanten, der Boden-pH-Werte, der Pufferkapazitäten und der Gehalte an organischen Komponenten können noch keine allgemeinverbindlichen Aussagen gemacht werden. Es zeigte sich aber, dass Cadmium, Kobalt, Kupfer und Zink am leichtesten gelaugt wurden, während die Mobilisierung von Arsen, Chrom und Nickel sehr viel langsamer und weniger effektiv verlief. Eine Freisetzung von Blei wurde nicht beobachtet. In einigen Fällen wurden die Konzentrationen der Metallkontaminanten durch mikrobiologische Behandlung soweit reduziert, dass die gesetzlich festgelegten Grenzwerte für eine Sonderbehandlung deutlich unterschritten wurden.
Aufgrund der bisherigen Ergebnisse ergeben sich positive Aspekte für die Entwicklung biotechnologischer Verfahren zur Sanierung Metall kontaminierter Böden.
Die weitere Bearbeitung im Rahmen einer an der BGR durchgeführten Diplomarbeit ergab, dass Laugungsaktivität und Überlebensrate der verschiedenen Isolate in starkem Maße von der Pufferkapazität des Bodens abhängig sind. Hohe Pufferkapazitäten stehen einer schnellen pH-Wert-Absenkung entgegen und beeinträchtigen dadurch die effektive Laugungsleistung und die zur Stammerhaltung notwendige kontinuierliche Vermehrung obligat acidophiler Thiobacillen. Moderat acidophile Arten haben unter diesen Bedingungen bessere Überlebenschancen, sind aber weniger laugungsrelevant und gelten eher als Wegbereiter für obligat acidophile Gruppen.
Insgesamt wurde gezeigt, dass Säure bildende Thiobacilien erfolgreich zur Behandlung Metall kontaminierter Böden eingesetzt werden können. Die Rahmenbedingungen für eine geeignete Vorgehensweise müssen aber je nach Bodentyp und Art bzw. Entstehung der Belastung zuvor im Labormaßstab erarbeitet werden.
Gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück, Forschungsvorhaben : A 9410/1
Partner:
- Plambeck- ContraCon, Bau- und Umwelttechnik GmbH, Cuxhaven