PFAS-Kontaminationen in Böden und Grundwasser: Herausforderungen und Sanierungsstrategien für Immobilienbesitzer und Bauexperten

Einleitung

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), oft als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet, stellen eine zunehmend ernste Bedrohung für die Umwelt und insbesondere für die Qualität von Boden und Grundwasser dar. Diese anthropogenen, also menschengemachten, organischen Verbindungen zeichnen sich durch ihre extreme Persistenz, thermische Stabilität und Mobilität aus. Da sie weder abiotisch noch biologisch abbaubar sind, reichern sie sich in der Umwelt an und verbleiben dort über Jahrhunderte. Die vorliegenden Informationen beleuchten die Komplexität von PFAS-Kontaminationen, die Schwierigkeiten bei der Sanierung und die verschiedenen technologischen Ansätze, die derzeit diskutiert und angewendet werden. Für Immobilienbesitzer, Bauunternehmer und Sanierungsexperten gewinnt das Thema eine entscheidende Bedeutung, da PFAS-Verunreinigungen nicht nur die gesundheitliche Risikobewertung eines Standorts verändern, sondern auch erhebliche finanzielle Belastungen und rechtliche Herausforderungen mit sich bringen.

Die Verbreitung von PFAS ist allgegenwärtig. Sie finden sich in einer Vielzahl von Alltagsprodukten, von beschichteten Pfannen bis hin zu Textilien, und gelangen über verschiedene Quellen in die Umwelt. Ein prominentes Beispiel ist der Einsatz von PFAS-haltigen Löschschäumen, der in der Vergangenheit Standard war und heute zu weitreichenden Grundwasserverunreinigungen führt, wie der Fall in Düsseldorf-Gerresheim zeigt. Dort breitete sich die Verschmutzung über eine Länge von etwa drei Kilometern aus und erfordert den Betrieb einer aufwändigen Reinigungsanlage seit über acht Jahren. Solche Vorfälle verdeutlichen, dass die Beseitigung von PFAS eine „Generationenaufgabe“ darstellt, die die Leistungsfähigkeit von Kommunen oft übersteigt.

Die Herausforderung bei der Sanierung liegt in den spezifischen chemischen Eigenschaften der PFAS. Da sie nicht abbaubar sind, können konventionelle Methoden, die auf biologischem oder chemischem Abbau basieren, nicht angewendet werden. Die Sanierung kontaminierter Böden und Grundwasser ist daher extrem aufwändig, mit verhältnismäßigen Mitteln oft nicht zu erbringen und zumeist nicht ohne Restschadstofffraktionen möglich. Dies erfordert innovative Herangehensweisen, die von der Immobilisierung des Schadstoffs bis hin zu dessen Entfernung aus dem Wasserkreislauf reichen. Für Bauexperten und Hausbesitzer bedeutet dies, dass bei Verdachtsmomenten oder im Zuge von Baumaßnahmen eine sorgfältige Standortcharakterisierung und eine fundierte Risikobewertung unerlässlich sind.

Eigenschaften und Verbreitung von PFAS

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen umfassen eine Stoffgruppe von mehreren tausend Einzelverbindungen. Gemeinsam ist ihnen eine aliphatische Kohlenstoffkette, die vollständig (per-) oder teilweise (poly-) fluoriert ist, oft ergänzt durch eine funktionelle Gruppe. Diese Struktur verleiht den Substanzen eine außergewöhnliche Stabilität. Sie sind resistent gegen chemische Angriffe, Hitze und biologische Zersetzungsprozesse. Diese Eigenschaft, die sie für viele industrielle Anwendungen wertvoll machte, ist nun zu einem ökologischen und gesundheitlichen Problem geworden.

Die Mobilität von PFAS in wässriger Umgebung ist ein weiteres entscheidendes Merkmal. Während langkettige PFAS (wie PFOA und PFOS) aufgrund ihrer besseren Adsorptionsfähigkeit noch relativ gut mit Aktivkohlefiltern aus dem Wasser entfernt werden können, ist dies bei kurzkettigen PFAS aufgrund ihrer hohen Mobilität nur begrenzt möglich. Das Umweltbundesamt weist darauf hin, dass bei Belastungen mit kurzkettigen PFAS die Aktivkohlefilter deutlich schneller ausgetauscht werden müssen, was die Betriebskosten einer Wasseraufbereitungsanlage erheblich steigert.

Die Quellen der Kontamination sind vielfältig. Neben punktuellen Einträgen durch Unfälle oder den Einsatz von Löschschäumen gibt es diffuse Quellen, die aus der Produktion oder der Verwendung von PFAS-haltigen Produkten resultieren. Besonders problematisch ist, dass PFAS über die Nahrungskette in den menschlichen Körper gelangen können. Untersuchungen haben PFAS in Eisbären, Pinguinen, Regen, Bäumen und menschlichem Blut nachgewiesen. Einige PFAS werden von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als krebserregend oder möglicherweise krebserregend eingestuft und stehen im Verdacht, das Immunsystem zu schädigen sowie Leberprobleme und Fettleibigkeit zu verursachen. Dennoch ist bei den meisten der rund 10.000 Stoffe noch nicht ausreichend erforscht, welche gesundheitlichen Folgen sie langfristig haben.

Herausforderungen bei der Sanierung

Die Sanierung von PFAS-Kontaminationen stellt die beteiligten Akteure vor immense Aufgaben. Da PFAS als „nicht abbaubar“ gelten, muss der Sanierungsansatz entweder auf eine Entfernung oder eine sichere Immobilisierung abzielen. Beide Wege sind komplex und kostenintensiv.

Eine schadstofffreie Sanierung verunreinigter Böden ist derzeit gesichert nur durch thermische Bodenbehandlung mit Temperaturen über 1200 °C wirksam. Dieses Verfahren ist jedoch extrem energieintensiv und teuer, was seinen Einsatz oft unwirtschaftlich macht, es sei denn, es handelt sich um hoch belastete Standorte, die eine sofortige Gefahrenabwehr erfordern. Die Deponierung PFAS-haltiger Böden ist grundsätzlich möglich, verlagert das Problem jedoch lediglich und ist mit hohen Folgekosten für die Deponieüberwachung verbunden.

Ein weiteres Problem ist die Analytik. Die hohe Anzahl an Einzelverbindungen und deren unterschiedliche Eigenschaften erfordern anspruchsvolle analytische Untersuchungen, um den Schadensumfang korrekt zu erfassen. Dies erschwert eine schnelle und kostengünstige Standortcharakterisierung. Zudem sind Sanierungsmaßnahmen oft nicht ohne Restschadstofffraktionen möglich, was eine Nachsorge und dauerhaftes Monitoring erforderlich macht. Die Kosten für solche Maßnahmen können die finanzielle Leistungsfähigkeit von Kommunen, wie im Fall von Düsseldorf, bei weitem übersteigen. Allein in den vergangenen Jahren hat die Stadt Düsseldorf gemeinsam mit dem Land mehr als zehn Millionen Euro ausgegeben, ohne dass das Problem damit gelöst wäre.

Sanierungsverfahren: Entfernung und Immobilisierung

Trotz der Schwierigkeiten werden verschiedene Verfahren entwickelt und eingesetzt, um PFAS in Böden und Grundwasser zu managen. Das Umweltbundesamt hat eine Arbeitshilfe veröffentlicht, die Behörden bei der Vorauswahl, Bewertung und Entscheidung für ein geeignetes Sanierungsverfahren unterstützt. Dabei werden Vor- und Nachteile, technische und genehmigungsrechtliche Voraussetzungen sowie die Nachhaltigkeit der Verfahren bewertet.

Auswaschung und Abtrennung aus dem Wasserkreislauf

Ein innovativer Ansatz zur Entfernung von PFAS aus kontaminierten Böden ist die Auswaschung mittels Biopolymeren. Das Verfahren basiert auf der Erkenntnis, dass PFAS zwar nicht abbaubar, aber aus der Bodenmatrix desorbierbar sind. Durch den Einsatz von Biopolymeren, die den PFAS attraktive Bindungsmöglichkeiten bieten, können die Schadstoffe aus dem Boden gelöst und in eine wässrige Lösung überführt werden. Anschließend wird diese Spüllösung gesammelt und von den PFAS befreit, sodass das Spülwasser wiederverwendet werden kann. Dieses Verfahren kann on-site (in Form von durchspülten Mieten) oder in-situ (durch Besprühen des Bodens und Abpumpen des Grundwassers) realisiert werden. Die Abtrennung der PFAS aus dem Wasser erfolgt mittels Flotationstechnik. Ein solches Verfahren wurde erfolgreich im Raum Baden-Baden getestet, wo sich eine der größten PFAS-Bodenkontaminationen in Deutschland befindet.

Auch die Abtrennung aus Grundwasser durch Filtration ist ein etablierter Schritt. Wie erwähnt, können langkettige PFAS gut mit Aktivkohlefiltern entfernt werden. In Düsseldorf wird eine große Anlage betrieben, in der das Wasser in acht Fässern gefiltert wird. Allerdings ist der Einsatz solcher Anlagen aufgrund der hohen Betriebskosten und der Notwendigkeit, das Wasser über Jahrzehnte zu reinigen, eine immense finanzielle Belastung.

Immobilisierung und Barrieretechniken

Neben der Entfernung gibt es Ansätze zur Immobilisierung, bei denen die PFAS im Boden oder Grundwasser fixiert werden, um die weitere Ausbreitung und Auswaschung zu verhindern. Hierbei kommen leistungsfähige PFAS-Adsorbentien auf der Basis von Adsorptionsharzen oder Spezialaktivkohlen zum Einsatz. Diese Materialien werden entweder direkt mit dem kontaminierten Boden vermischt oder mittels Spezial-Feststoffinjektionstechniken ortsstabil im Untergrund appliziert. Ziel ist es, die Schadstoffe so stark an die Adsorbentien zu binden, dass sie nicht mehr mobil sind. Da das PFAS-Spektrum aus tausenden Substanzen besteht, ist eine prozesstechnische Laboranalyse notwendig, um die wirksamsten Produkte und optimale Zugabemengen zu bestimmen.

Im Grundwasser werden Barrieren eingesetzt, um schadstoffhaltige Fahnen aufzuhalten. Eine sogenannte PlumeStop®-Barriere kann präzise und flexibel eingesetzt werden, um abstromige Rezeptoren (z.B. Entnahmebrunnen oder sensible Ökosysteme) zu schützen. Solche Barrieren können oft mit einer Garantie auf Leistungsfähigkeit versehen werden. Zusätzlich können Zusatzstoffe eingesetzt werden, um die weitere Auswaschung der Schadstoffe aus dem Boden an der Quelle zu minimieren und den stimulierten biologischen Abbau der Schadstofffahne im Abstrom zu fördern. Es ist jedoch zu beachten, dass der biologische Abbau bei PFAS selbst nicht greift, sondern hier wohl eher begleitende Prozesse angesprochen werden oder der Fokus auf der Minimierung der Mobilität liegt.

Rechtliche Rahmenbedingungen und Behördenzuständigkeiten

Die Bewertung und Sanierung von PFAS-Kontaminationen unterliegt einem sich ständig weiterentwickelnden rechtlichen Rahmen. Die Umweltministerkonferenz beschloss Ende 2016, einheitliche Vorgaben für die Bewertung und Sanierung von Boden- und Gewässerverunreinigungen zu erarbeiten. In Sachsen wurde beispielsweise im Mai 2022 ein Leitfaden des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz zur PFAS-Bewertung sowie eine fachliche Handlungsanleitung des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) erlassen.

Auf Landesebene, wie in Nordrhein-Westfalen, sind die unteren Bodenschutzbehörden der Kreise und kreisfreien Städte für die Bearbeitung von Verdachtsfällen zuständig, unterstützt durch die Bezirksregierungen und das Landesumweltamt (LANUV). Die Landesregierung stellt hier regelmäßig mehrere Millionen Euro für Erkundung und Sanierung zur Verfügung. Dennoch zeigen Berichte, dass Kommunen oft überfordert sind, da die Kosten für die Sanierung die Leistungsfähigkeit der Gemeinden deutlich übersteigen. Wenn kein Verursacher ausfindig gemacht werden kann oder das Grundstück im Eigentum der öffentlichen Hand steht, lastet die finanzielle Verantwortung letztlich auf den Steuerzahlern.

Fazit

Die Kontamination von Böden und Grundwasser mit PFAS stellt eine der komplexesten Umweltaufgaben der Gegenwart dar. Die chemischen Eigenschaften dieser Stoffe – Persistenz, Mobilität und Toxizität – machen konventionelle Sanierungsmethoden nutzlos und erfordern spezialisierte Verfahren. Für die Praxis bedeutet dies, dass ein Mix aus Prävention, sorgfältiger Analytik und dem Einsatz innovativer Technologien zur Entfernung oder Immobilisierung von PFAS notwendig ist.

Während die thermische Behandlung von Boden zwar effektiv, aber sehr teuer ist, bieten Verfahren zur Auswaschung mit Biopolymeren oder die Immobilisierung mittels Adsorbentien neue wirtschaftliche Perspektiven. Im Grundwasser sind Filteranlagen und Barrieren unerlässlich, um die weitere Ausbreitung zu stoppen. Für Immobilienbesitzer und Bauexperten bleibt die zentrale Botschaft: Eine genaue Kenntnis des Schadensbildes und eine Risikobewertung basierend auf aktuellen behördlichen Leitlinien sind der Schlüssel zur Bewältigung der Herausforderungen. Da die Sanierung oft eine Generationenaufgabe ist, die hohe Kosten und langfristiges Engagement verlangt, ist ein professionelles Management der Sanierungsprozesse unerlässlich.