PFAS in Böden und Grundwasser: Herausforderungen und Sanierungsstrategien für Immobilien und Standorte

Einleitung

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, kurz PFAS, stellen eine zunehmend kritische Herausforderung für die Boden- und Gewässersanierung dar. Diese Gruppe von chemischen Verbindungen, oft auch als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet, zeichnet sich durch extreme Persistenz, Mobilität und Toxizität aus. Aufgrund ihrer wasser-, schmutz- und fettabweisenden Eigenschaften wurden PFAS über Jahrzehnte in zahlreichen industriellen Bereichen eingesetzt, darunter die Galvanik-, Papier- und Textilindustrie sowie in Feuerlöschschäumen (Quelle 4). Die Folgen dieser Einträge sind heute in Böden und Grundwasser deutlich sichtbar.

Die Sanierung kontaminierter Standorte ist komplex, da PFAS weder abiotisch noch biologisch abbaubar und thermisch stabil sind (Quelle 2). Dies führt dazu, dass herkömmliche Sanierungsmethoden oft versagen oder nur mit erheblichem Aufwand wirksam sind. Besonders problematisch ist der Einsatz von PFAS-haltigen Löschschäumen, da bereits eine einzige Anwendung zu großflächigen Untergrundverunreinigungen führen kann (Quelle 6). Im Raum Bochum, am Standort der ehemaligen Zeche Holland, wurde beispielsweise der Untergrund mit anorganischen und organischen Schadstoffen verunreinigt, wobei auch das Grundwasser betroffen ist (Quelle 1).

Dieser Artikel beleuchtet die Eigenschaften von PFAS, die Schwierigkeiten bei der Sanierung und die innovativen Verfahren, die aktuell zur Verfügung stehen, um Immobilienbesitzer, Bauherren und Sanierungsprofis über die notwendigen Maßnahmen zu informieren.

Eigenschaften und Verbreitung von PFAS

Chemische Stabilität und Mobilität

Die besondere Gefährdung durch PFAS resultiert aus ihrer chemischen Struktur. Sie sind extrem langlebig und widerstandsfähig gegen natürliche Abbauprozesse. Wie in Quelle 2 beschrieben, sind PFAS weder abbiotisch noch biologisch abbaubar und thermisch stabil. Diese Stabilität macht eine Sanierung kontaminierter Böden und Grundwasser extrem aufwändig und oft nicht ohne Restschadstofffraktionen möglich.

Ein entscheidender Faktor ist die Mobilität im Wasserkreislauf. PFAS gelangen über verschiedene Wege in den Untergrund. Ein Hauptpfad ist der Einsatz fluorhaltiger Schaumlöschmittel bei Feuerwehreinsätzen oder durch ausgelöste Löschanlagen (Quelle 6). Aber auch industrielle Prozesse, wie sie in der Vergangenheit an vielen Standorten stattfanden (z.B. Zeche Holland in Bochum, Quelle 1), haben zu Schadstoffeinträgen geführt.

Aufnahme in Pflanzen und Nahrungskette

PFAS sind nicht nur im Wasser mobil, sondern können auch von Pflanzen über die Wurzeln aufgenommen werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Aufnahme je nach Einzelsubstanz und Pflanzenart variiert (Quelle 5). Dies ist ein kritischer Aspekt, da PFAS so in die Nahrungskette gelangen können. In Quelle 7 wird erwähnt, dass PFAS mittlerweile in Eisbären, Pinguinen, Regen, Bäumen und menschlichem Blut nachgewiesen wurden. Einige PFAS werden von der WHO als krebserregend oder möglicherweise krebserregend eingestuft und mit Schädigungen des Immunsystems, Leberproblemen und Fettleibigkeit in Verbindung gebracht (Quelle 7).

Herausforderungen bei der Sanierung

Grenzen herkömmlicher Methoden

Die Sanierung von PFAS-Kontaminationen ist eine „Generationenaufgabe“ (Quelle 7). Eine schadstofffreie Sanierung verunreinigter Böden ist derzeit gesichert nur durch thermische Bodenbehandlung mit Temperaturen über 1200 °C wirksam (Quelle 2). Dieses Verfahren ist jedoch extrem teuer und energieintensiv.

Alternativen zur direkten Zerstörung der Schadstoffe sind die Deponierung oder die Immobilisierung. Die Deponierung PFAS-haltiger Böden ist grundsätzlich möglich, verlagert aber nur das Problem und ist mit hohen Folgekosten verbunden (Quelle 2). Immobilisierungsverfahren, die PFAS im Boden binden sollen, stehen zwar zur Verfügung, verhindern aber nicht die langfristige Gefährdung, falls die Bindung nicht dauerhaft ist.

Bei der Grundwassersanierung stoßen herkömmliche Verfahren oft an ihre Grenzen. Die Entfernung aus der Wasserphase gelingt bei langkettigen PFAS aufgrund ihrer Adsorptionsfähigkeit noch gut mit Aktivkohlefiltern. Bei kurzkettigen PFAS ist dies aufgrund der hohen Mobilität nur begrenzt möglich, was zu schnellerem Austausch der Filter und höheren Betriebskosten führt (Quelle 2).

Das Beispiel Düsseldorf: Milliardenkosten und lange Zeiträume

Die Sanierung von PFAS-Schäden ist nicht nur technisch schwierig, sondern auch volkswirtschaftlich enorm belastend. Recherchen zeigen, dass die Sanierung Hunderte Milliarden Euro kosten könnte (Quelle 7). Das Beispiel Düsseldorf verdeutlicht die Dimension: Nach einem Brand im Jahr 2001, bei dem PFAS-haltige Löschschäume verwendet wurden, hat sich die Verschmutzung über drei Kilometer ausgebreitet. Die Stadt betreibt eine riesige Anlage zur Grundwassersanierung, die bereits seit acht Jahren in Betrieb ist. Der Dezernent für Umwelt und Mobilität geht davon aus, dass noch Jahrzehnte benötigt werden, um einen befriedigenden Zustand zu erreichen (Quelle 7). Diese Fälle zeigen, dass Sanierungen bei PFAS-Einträgen oft Jahrzehnte dauern und immense personelle und finanzielle Ressourcen binden.

Innovative Sanierungsverfahren

Angesichts der Defizite herkömmlicher Methoden werden innovative Verfahren gefördert, um PFAS effektiv zu entfernen. Das Land Nordrhein-Westfalen unterstützt beispielsweise die Erprobung von Pilot- und Demonstrationsvorhaben, um neue Technologien in die großtechnische Anwendung zu bringen (Quelle 4).

Auswaschung durch Biopolymere (Sensatec)

Ein innovatives Verfahren, das auf einer Auswaschungstechnik basiert, wurde von der Firma Sensatec entwickelt. Da PFAS nach aktuellem Stand der Wissenschaft nicht biologisch oder chemisch abbaubar sind, zielt dieser Ansatz darauf ab, die Schadstoffe aus der Bodenmatrix zu lösen und im Wasserkreislauf zu entfernen.

Das Verfahren nutzt Biopolymere, die den PFAS sehr attraktive Bindungsmöglichkeiten bieten. Dadurch desorbieren die PFAS von der Bodenmatrix und gehen in eine wässrige Lösung über (Quelle 3). Die so entstandene Spüllösung wird mittels einer speziellen Flotationstechnik aufgefangen und von PFAS befreit, sodass das Spülwasser anschließend wiederverwendet werden kann. Dies ermöglicht eine geschlossene Kreislaufwirtschaft bei der Sanierung. Die Technologie kann sowohl on-site (durchspülte Mieten) als auch in-situ (Besprühen des Bodens und Abpumpen des Spülwassers im oberflächennahen Grundwasser) realisiert werden (Quelle 3).

Das PerfluorAd®-Verfahren (Cornelsen)

Eine weitere vielversprechende Technologie ist das PerfluorAd®-Verfahren, entwickelt von der Cornelsen Umwelttechnologie GmbH in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut UMSICHT (Quelle 6, 4). Dieses Verfahren ist speziell für die Reinigung PFAS-belasteter Gewässer und Grundwässer konzipiert.

Das Prinzip basiert auf einem flüssigen Wirkstoff, der mit den PFAS in der Anlage reagiert und stabile Flocken bildet. Diese Flocken können durch Filtration oder Sedimentation effizient aus dem Wasser entfernt werden. Ein großer Vorteil ist, dass die Reinigung schonend für das Material erfolgt und die Nachteile der bloßen Adsorption (z.B. schnell sättigende Filter) vermeidet (Quelle 6). Mit Landesförderung wurde zudem eine mobile Löschwasser-Behandlungsanlage entwickelt, die es ermöglicht, PFAS-belastete Wässer direkt vor Ort zu behandeln (Quelle 4).

Kombinierte Ansätze und Barrieren

Neben der direkten Entfernung gibt es Ansätze zur Risikominderung durch Immobilisierung und Barrieren. Ein Verfahren (genannt PlumeStop®-Barriere) zielt darauf ab, die Haftung von Schadstoffen außerhalb des Standorts sofort zu beseitigen und abstromige Rezeptoren durch eine Barriere im Grundwasser zu schützen. Dabei werden Zusatzstoffe eingesetzt, um die Auswaschung von PFAS aus dem Boden zu minimieren und den biologischen Abbau der Schadstofffahne im Abstrom zu stimulieren (Quelle 8). Solche Verfahren können mit Garantien versehen werden, um eine definierte Leistungsfähigkeit sicherzustellen.

Sanierungsuntersuchungen und Genehmigungen

Bevor Sanierungsmaßnahmen eingeleitet werden können, ist eine detaillierte Untersuchung des Standorts erforderlich. Gemäß Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) müssen Schadstoffpotenziale in den verschiedenen Umweltmedien (Raumluft, Bodenluft, Boden, Grundwasser) eingegrenzt und quantifiziert werden (Quelle 1).

Für Grundwasserschäden durch PFAS, beispielsweise verursacht durch Löschwasser, ist eine Einzelfallbetrachtung notwendig. Das Umweltministerium hat gemeinsam mit dem LANUK (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz) Leitlinien erarbeitet, die prüfen, ob durch Bewässerung eine schädliche Bodenveränderung zu besorgen ist (Quelle 5). Hierfür stehen Berechnungshilfen zur Verfügung.

Die Beurteilung einer Sanierungsnotwendigkeit basiert auf diesen Untersuchungen. Ziel ist es, Methoden zu ermitteln, die geeignet sind, um die von den Schadstoffen ausgehenden Gefahren abzuwehren (Quelle 1).

Fazit

Die Sanierung von PFAS-Kontaminationen in Böden und Grundwasser stellt eine der komplexesten Aufgaben der modernen Baupraxis und Umwelttechnologie dar. Die chemische Stabilität und Mobilität dieser Substanzen machen herkömmliche Sanierungsansätze oft unzureichend und führen zu langwierigen und kostspieligen Maßnahmen, wie das Beispiel Düsseldorf zeigt.

Für Immobilienbesitzer und Bauherren bedeutet dies, dass eine gründliche Untersuchung des Untergrunds vor Erwerb oder Bebauung unerlässlich ist. Gleichzeitig bietet der Fortschritt in der Forschung neue Hoffnung: Innovative Verfahren wie die Auswaschung mit Biopolymeren (Sensatec) oder die chemische Flockung und Filtration (PerfluorAd®) zeigen Wege auf, wie PFAS effektiv aus dem Umweltkreislauf entfernt werden können. Diese Verfahren werden durch staatliche Förderprogramme unterstützt und befinden sich im Übergang von der Pilotphase zur großtechnischen Anwendung. Die Bewältigung dieser „Ewigkeitschemikalien“ bleibt eine Generationenaufgabe, die technologische Innovation und langfristiges Engagement erfordert.