Nachhaltige Bodensanierung mit Bakterien

Kooperation der Köster GmbH und Biotechnologie-Start-up ekolive

In der Europäischen Union gibt es schätzungsweise 2,8 Millionen kontaminierte Standorte. Längst nicht alle davon sind erfasst und nur ein Bruchteil wurde bisher saniert. Teil des Problems ist, dass traditionelle Sanierungsverfahren häufig keine nachhaltige Lösung schaffen können. Bereits seit mehr als 20 Jahren ist andererseits bekannt, dass Bakterien in der Lage sind, Schadstoffe abzubauen. Doch bis zur „Produktreife“ der Sanierungs-Methode galt es viel Forschungsarbeit zu leisten. In Kooperation mit dem Biotechnologie-Start-up ekolive hat der Köster-Geschäftsführungsbereich Tiefbau 2021 eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Methode zur nachhaltigen Bodensanierung eingeführt, die auf erfolgsbringende und zugleich unbedenkliche Bakterienstämme setzt.

Seit 2001 gab es tatsächlich nur 5.000 Standortsanierungen in der EU, bei gleichzeitig 75.000 neu entstandenen Altlasten. Diese entstehen schneller, als sie beseitigt werden können, und stellen eine unmittelbare Gefährdung für Umwelt und Gesundheit dar. Die Flutkatastrophe im Ahrtal und ihre fatalen Auswirkungen für Menschen, Landwirtschaft, Böden und Gewässer hat das ungelöste Problem von Bodenkontaminierungen wieder verstärkt in den Fokus gerückt. Die gute Nachricht ist, dass es heute Verfahren gibt, die den gestiegenen Umweltschutzstandards und auch dem gesellschaftlichen Bewusstsein für ökologische Verantwortung gerecht werden können.

„Mit neuen Methoden, die auf jahrelanger Forschung basieren, können wir den Trägern von kontaminierten Bodenflächen, beispielsweise ehemalige Gaswerke, stillgelegte Militärstützpunkte oder von Überflutung betroffene Gebiete nun die Möglichkeit für eine nachhaltige Lösung bieten, dank derer ein Standort sein Potenzial zurückerhält, sei dies eine Renaturierung oder eine neue Bebauung.“, Christian Strasser, Geschäftsführer Tiefbau, Köster GmbH

Hierzu muss allerdings ein Umdenken stattfinden, denn aktuell ist der gesamte Markt an herkömmliche Verfahren zur Sanierung gewöhnt, die oftmals leider unzulänglich sind. „Die Verantwortlichen kennen das Problem, greifen aber aus Gewohnheit immer wieder auf Methoden zurück, die nur oberflächlich wirken und garantiert endlos wiederholt werden müssen“, so die Beobachtung von Christian Strasser. Auch das Abtragen des Bodens ist keine nachhaltige Lösung, sondern nur eine geographische Verschiebung des Problems – zudem extrem kostenintensiv und wird vermutlich immer teurer werden, weil immer weniger Deponieflächen zur Verfügung stehen. Die Sanierung mithilfe von Mikroorganismen dagegen ist nicht nur ökologisch unbedenklich, sondern auch wirtschaftlich, da die Methode zu einem klaren Abschluss der Sanierung führt.

Christian Strasser, Geschäftsführer Tiefbau, hat daher bereits seit Jahren die Forschungsarbeiten im Bereich der Bakteriensanierung verfolgt und frühzeitig das Gespräch mit dem Biotechnologie-Start-up ekolive gesucht, einem der heute führenden Anbieter einer neuen ökologischen Bioleaching-Methode zur Freisetzung von Elementen und zum Abbau organischer Verunreinigungen. Die Aufgabe des Bereichs ist es nun, potenzielle Auftraggeber mit der Methode bekannt zu machen und die mitunter vorhandene Skepsis angesichts eines Einsatzes von Bakterien abzubauen. Das Kompetenz-Center Umwelttechnik der Köster GmbH, zuständig für die Sanierung von Altlasten, berät Kunden daher verstärkt zum Einsatz von Mikroorganismen in der Bodensanierung.

Nachhaltige Bodensanierung: Auf die richtigen Bakterien setzen

Im Gegensatz zu den herkömmlich verwendeten autotrophen Bakterien in Bioleaching-Prozessen, deren mikrobielle Oxidation sulfidischer Mineralien zur Bildung von umweltschädlicher Schwefelsäure führt, verwendet ekolive heterotrophe Bakterienstämme. Diese einzigartige Bakterienart in Bioleaching-Prozessen setzt Elemente frei, darunter auch Schwermetalle, und wandelt biologisch abbaubare organische Giftstoffe (Kohlenwasserstoffe) durch Stoffwechsel um bzw. degradiert sie zu unbedenklichen Abbauprodukten. Begleitet wird die Methode bzw. das Start-up ekolive durch einen externen Beirat, darunter Dr. Markus Klein, der als Business Developer bei EIT RawMaterials tätig ist, dem von der Europäischen Kommission geförderten weltweit größten und bedeutendsten Konsortium für Rohstoffe.

„Der von ekolive etablierte Prozess zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Verfahren dadurch aus, dass er aufgrund der ausschließlichen Verwendung rein natürlich vorkommender Mikroorganismen und Nährstoffe unbedenklich ist. Des Weiteren entstehen durch die Verwendung heterotropher Bakterien ausschließlich ökologisch wertvolle Säuren als Neben- oder Abfallprodukte, die Böden und Pflanzen sogar als ökologische Hilfsstoffe dienen. Die ökonomische Nachhaltigkeit wiederum ergibt sich aus dem endgültigen, auch budgetären, Abschluss der Sanierungsanwendungen. Zusammengefasst kombiniert das Verfahren den Schritt zur Wiederherstellung unseres Lebensraums mit der kommerziellen Nutzbarmachung von Flächen.“, Dr. Markus Klein, Externer Beirat von ekolive und Business Developer bei EIT RawMaterials

Hierzu entnimmt Köster vor Ort Bodenproben und gibt sie an ekolive weiter, wo die Proben im eigenen Labor analysiert werden. Dabei wird untersucht, welche Schadstoffe mithilfe welcher Bakterien beseitigt werden können.

„Wir testen in der Regel zwei unterschiedliche Ansätze. Der erste beginnt mit einer unkritischen chemischen Vorbehandlung (ISCO), die den Reinigungsprozess beschleunigen soll; falls erforderlich, müssen die Reaktanten auf der Grundlage der chemischen Zusammensetzung des Bodens angepasst, berechnet und getestet werden. Der zweite Ansatz ist eine direkte bakterielle Behandlung, wobei wir je nach Art und Umfang der Verschmutzung geeignete Bakterienkonsortien zusammenstellen und die Ernährung anpassen. Das Experiment wird täglich überwacht – und am Ende gehen die behandelten Proben zur Analyse ins Labor, wo wir die Ergebnisse dann mit der Analyse des Eingangsmaterials vergleichen.“, Dr. Ing. habil. Iveta Štyriaková, Leiterin F&E bei ekolive

„Nach der Ausreifung der passenden Bakterienkulturen bringt das Tiefbau-Team diese in den Boden ein. In einem Zeitraum zwischen einem und sechs Monaten, abhängig von den örtlichen Gegebenheiten und dem Grad der Kontamination, folgen eine erneute Untersuchung und je nach Ergebnis weitere Behandlungsrunden“, beschreibt Christian Strasser einen typischen Projektablauf.

Solange organische Verunreinigungen in Form von Kohlenwasserstoffen vorhanden sind, leben und vermehren sich diese Bakterien, danach sterben sie ab. Bei dem Abbauprozess produzieren die Bakterien wertvolle organische Säuren, die Pflanzenwachstum und Bodenregeneration unterstützen. Zugleich wandeln die Bakterien dabei vorhandene Metalle und Schwermetalle zu wasserlöslichen Salzen um und lösen sie so aus ihrer Umgebung aus. Das Verfahren ist damit ökologisch unbedenklich bzw. sogar positiv in dem Sinne, dass der zuvor belastete Boden mit pflanzenwachstumsfördernden Bakterien, organischen Säuren sowie Mikronährstoffen angereichert wird.

„Für die Eigentümer oder Verwalter kontaminierter Flächen bietet das viele Vorteile: das Verfahren ist umweltfreundlich, minimal invasiv, kann in vielen Fällen in-situ durchgeführt werden, Leitungen brauchen nicht verlegt werden, auch unter bestehenden Gebäuden kann die Sanierung durchgeführt werden, usw. Am entscheidendsten jedoch ist: eine mikrobiologische Sanierung führt zu einem Abschluss der Maßnahme, damit werden Folgekosten und Endlossanierungen und -monitoring vermieden – und am Ende ist das Problem tatsächlich verschwunden.“, Dr. Markus Klein

Quelle: Köster GmbH
Bildquelle: ekolive Germany GmbH