Einleitung
Ehemalige Gaswerksstandorte stellen in der modernen Bau- und Immobilienbranche eine signifikante Herausforderung dar. Viele dieser Flächen, die in der Vergangenheit intensiv genutzt wurden und heute oft urbanen Bebauungen weichen, sind mit sogenannten Altlasten belastet. Besonders relevant ist dabei die Kontamination von Boden und Grundwasser mit Cyaniden und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK). Diese Schadstoffe entstammen der historischen Gasproduktion aus Kohle und Koks, dem sogenannten „Stadtgas“, das bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts für Heizung, Beleuchtung und Kochen eingesetzt wurde.
Die Sanierung dieser Standorte ist oft komplex, kostspielig und erfordert innovative Ansätze, da ein einfacher Abtrag des Bodens – wie früher üblich – aufgrund von Bebauung oder wirtschaftlicher Unmöglichkeit oft nicht infrage kommt. Der vorliegende Artikel beleuchtet den Stand der Technik bei der biologischen Sanierung von cyanidbelasteten Grundwasserschäden, wie er in Forschungsprojekten und konkreten Sanierungsmaßnahmen, beispielsweise in Stockach, Rinteln und Wien, angewendet wird. Er richtet sich an Bauherren, Immobilienbesitzer und Fachplaner, die sich mit der Sanierung belasteter Standorte auseinandersetzen müssen.
Historischer Hintergrund und Schadstoffbild
Die Grundlage für das Verständnis der heutigen Sanierungsnotwendigkeit bildet die historische Produktion von Stadtgas. Wie in den Quellen beschrieben, wurde in Rinteln beispielsweise von 1896 bis 1964 Gas aus Kohle und Koks hergestellt. Bei diesem Prozess fielen Abfallprodukte an, die sich im Boden festsetzten. Die primären Schadstoffe sind Cyanide und PAK.
Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)
PAK sind organische Verbindungen, die bei der unvollständigen Verbrennung von Kohle, Öl und Benzin entstehen. Auf ehemaligen Gaswerksflächen sind sie oft stark im Boden konzentriert. Der Quellentext [2] hebt hervor, dass der Untergrund des ehemaligen Gaswerks am Höherweg in Düsseldorf stark mit PAK kontaminiert ist.
Cyanide
Cyanide sind chemische Verbindungen, die in der Gasproduktion vorkamen und heute als hochgiftig gelten. Sie stellen ein erhebliches Risiko für die Gewässergüte und die menschliche Gesundheit dar. Die Sanierung des Altstandortes Gaswerk Stockach (Quelle [1]) zeigt, dass Cyanidbelastungen im Grundwasser oft jahrzehntelang persistieren und eine Beseitigung der sogenannten Schadstofffahne erforderlich macht.
Die Herausforderung: Versiegelte Flächen und Grundwasserbelastung
Ein zentrales Problem bei der Sanierung ehemaliger Gaswerke ist die heutige Nutzung der Flächen. Wie in Rinteln beschrieben (Quelle [3]), sind die belasteten Areale heute oft durch Betriebsgelände oder Gebäude versiegelt. Ein Abtrag des Erdreichs, wie er bei unversiegelten Flächen üblich wäre, ist hier nicht möglich, ohne die gesamte Infrastruktur zu räumen. Dies wäre mit enormen Kosten und Betriebsunterbrechungen verbunden.
Zusätzlich erschwert die Hydrologie die Sanierung. In Rinteln wurde festgestellt, dass bei Hochwasser eine Umkehr der Grundwasserströmung eintreten kann. Dies bedeutet, dass Schadstoffe nicht nur in eine Richtung wandern, sondern sich je nach Wasserstand dynamisch ausbreiten. Eine Sanierung muss daher in der Lage sein, Schadstoffe unabhängig von der Strömungsrichtung effektiv zu binden oder abzubauen.
Der Wandel der Sanierungstechnik: Von der Deponie zum in-situ-Verfahren
Traditionell wurde belastetes Erdreich großflächig abgetragen und auf einer Deponie entsorgt. Dieses Verfahren ist jedoch teuer, logistisch aufwendig und verlagert das Problem nur. Die modernen Ansätze setzen auf in-situ-Verfahren, bei denen die Sanierung direkt am Ort der Verunreinigung stattfindet.
Biologische Sanierung (Bioremediation)
Ein vielversprechender Ansatz ist die mikrobielle Sanierung. Dabei werden Mikroorganismen (Bakterien) genutzt, um Schadstoffe abzubauen. In Rinteln wendet man ein Prinzip an, das technisch mit einer „Waschmaschine“ verglichen wird (Quelle [3]).
Das Prinzip der Nährstoffumstellung
Die Methode in Rinteln funktioniert in mehreren Schritten: 1. Anreicherung: Zunächst wird dem Boden Sauerstoff und Glukose (Traubenzucker) zugeführt. Dies dient als Nahrung für die natürlichen Bodenbakterien, die sich massiv vermehren. 2. Stressreaktion: Anschließend wird den Bakterien der Nährstoff (in diesem Fall vermutlich die Glukose) entzogen. Die Bakterien befinden sich nun in einer Hungerphase und müssen auf alternative Energiequellen zurückgreifen. 3. Schadstoffabbau: In dieser Phase nutzen die Mikroorganismen die Schadstoffe (Cyanide und PAK) als Nahrung und bauen sie enzymatisch ab.
Dieses Verfahren ermöglicht eine Sanierung auch unter bebauten Flächen. Durch Dutzende Bohrungen, die teils schräg unter Gebäuden verlaufen, wird die Anlage mit der Zirkulation der Lösungen angeschlossen.
Chemische und nanotechnologische Verfahren
Neben der Biologie gibt es chemische Ansätze. Das Projekt „CyanoFox“ (Quelle [2]) der Universität Duisburg-Essen und der Stadtwerke Düsseldorf AG nutzt kolloidale Eisenoxid-Nanopartikel. Diese Partikel werden in den Untergrund injiziert und bilden reaktive Barrieren. Sie sollen mobile Cyanide und PAK nachhaltig aus dem hydraulischen Wasserkreislauf entfernen. Dieses Verfahren ist besonders dort relevant, wo der biologische Abbau durch toxische Effekte oder ungünstige Bedingungen gehemmt ist.
Mikrobielle Sanierung in der Praxis: Fallbeispiele
Um die Wirksamkeit zu bewerten, lohnt ein Blick auf konkrete Projekte.
Stockach: Sanierung der „Schadstofffahne“
In Stockach ist das Grundwasser seit neun Jahren mit Cyanid belastet (Quelle [1]). Ziel der Sanierung ist die Beseitigung der Schadstofffahne. Die Maßnahme befindet sich in einer fortgeschrittenen Phase und kostet hunderttausende Euro. Die genaue hier angewendete Technik wird in den vorliegenden Ausschnitten nicht detailliert beschrieben, aber der Fokus liegt klar auf der Sanierung des Grundwassers, was auf Verfahren wie Pump-and-Treat oder In-situ-Injektion hindeutet.
Rinteln: Das Pilotprojekt
Die Sanierung in Rinteln (Quelle [3]) dient als Pilotprojekt und ist „einmalig“ in dieser Größenordnung für Stadtwerke. Hier wird die oben beschriebene biologische Methode angewendet. * Monitoring: Der Erfolg wird streng kontrolliert. Seit Beginn der Sanierung am 1. Januar 2022 wird monatlich an zahlreichen Entnahmebrunnen gemessen und protokolliert. * Ergebnisse: Erste Ergebnisse im „kleinen Herd“ deuten auf Erfolg hin. Auch im „großen Herd“ kam es zu einer Verringerung des Schadstoffinventars. * Zielwert: Die Abstimmung mit den Behörden auf einen Zielwert der Sanierung ist ein kritischer Schritt, um die Sanierung erfolgreich abzuschließen.
Wien: Der geplante Feldversuch
Das Projekt CyanoFox plant einen Pilotversuch auf dem Gelände des ehemaligen Gaswerks Simmering in Wien (Quelle [2]). Dies zeigt, dass die Nanopartikel-Technologie noch in der Erprobungsphase für die großtechnische Umsetzung steht, aber gezielt auf hochkontaminierte Gaswerksstandorte ausgerichtet ist.
Herausforderungen bei der mikrobiellen Sanierung
Trotz der Erfolge gibt es Hürden. Die Quellen [4] weist darauf hin, dass die Kombination verschiedener Schadstoffe oft ein Hindernis für den mikrobiellen Abbau darstellt. Speziell Cyanide können toxisch wirken und die für den Abbau notwendigen Mikroorganismen schädigen.
Identifikation resistenter Mikroorganismen
Um dieses Problem zu lösen, werden im Forschungsprojekt (Quelle [4]) speziell Cyanid-resistente Mikroorganismen identifiziert. Es geht darum, Bakterien zu finden, die nicht nur cyanidtolerant sind, sondern in der Lage, die Schadstoffe aktiv abzubauen. Diese werden dann hinsichtlich ihres Abbauverhaltens gegenüber den gaswerksspezifischen Schadstoffen geprüft.
Vergleich der Sanierungsmethoden
Für die Praxis ist ein Vergleich der Methoden hilfreich.
| Merkmal | Abtrag / Deponie | Biologische Sanierung (In-situ) | Nanopartikel (CyanoFox) |
|---|---|---|---|
| Einsatzort | Unversiegelte Flächen | Versiegelte und unversiegelte Flächen | Versiegelte und unversiegelte Flächen |
| Kosten | Sehr hoch (Transport, Deponie) | Mittel (Anlage, Bohrungen) | Hoch (Partikelherstellung, Injektion) |
| Dauer | Kurz (physikalische Entfernung) | Mittel bis Lang (biologischer Prozess) | Mittel (Reaktionszeit der Barrieren) |
| Restrisiko | Verlagerung des Problems | Vollständiger Abbau möglich | Vollständige Bindung möglich |
| Logistik | Hoch (Abriss, Räumung) | Niedrig (keine Bebauungsentfernung) | Mittel (technischer Aufwand) |
Fazit
Die Sanierung von Altlasten auf ehemaligen Gaswerksstandorten hat sich von der reinen physischen Entfernung hin zu intelligenten, biologischen und chemischen In-situ-Verfahren entwickelt. Die Herausforderungen sind dabei immens: Versiegelte Böden, komplexe Schadstoffgemische aus Cyaniden und PAK sowie dynamische Grundwasserströmungen erfordern maßgeschneiderte Lösungen.
Die Fallbeispiele aus Stockach, Rinteln und Wien belegen, dass mikrobielle Verfahren – sei es durch Nährstoffstimulation oder den Einsatz spezialisierter Bakterienkulturen – eine praktikable Alternative zum kostspieligen Aushub darstellen. Für Bauherren und Projektentwickler bedeutet dies: Bei der Übernahme oder Bebauung von Altstandorten ist eine detaillierte Schadstoffanalyse unerlässlich. Die Sanierungskosten und -dauer sind realistisch einzuplanen, können aber durch moderne Verfahren optimiert werden. Die Forschung an resistenten Mikroorganismen und Nanopartikeln wird zudem die Effizienz dieser Verfahren in den kommenden Jahren weiter erhöhen.