Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) stellen aufgrund der weiten Verbreitung in Industrie, Verkehr und Energieversorgung eine der häufigsten Verunreinigungen in Boden und Grundwasser dar. Ob durch Leckagen in Motorenfertigungen, Verluste bei Tankstellensanierungen oder Unfälle im Schienenverkehr – MKW-Schäden erfordern fachgerechte und effiziente Sanierungsmaßnahmen, um die Gefährdung von Mensch und Umwelt abzuwenden. Für Bauherren, Immobilienbesitzer und Fachplaner ist es entscheidend, die Ursachen, die chemischen Eigenschaften dieser Schadstoffe und die verfügbaren Sanierungstechnologien zu verstehen.
Dieser Artikel beleuchtet auf Basis offizieller Berichte und technischer Dokumentationen die Sanierung von MKW-Schäden. Er analysiert konkrete Fallbeispile aus der Praxis, stellt gängige Sanierungsverfahren vor und erläutert die regulatorischen Prozesse, die bei der Wiederherstellung belasteter Grundstücke eine Rolle spielen.
Eigenschaften und Verbreitung von MKW im Boden
Mineralölkohlenwasserstoffe sind ein Gemisch aus kurz- bis langkettigen Kohlenwasserstoffen, das als Destillationsprodukt von Erdöl und Steinkohlenteer anfällt. Typische Vertreter sind Ottokraftstoff, Kerosin, Diesel, Heizöl und Schmieröle. Aufgrund ihrer Vielfalt weisen die Einzelkomponenten große Unterschiede in Viskosität und Flüchtigkeit auf.
Eine zentrale charakteristische Eigenschaft von MKW ist ihr Verhalten im Grundwasser. Da sie eine geringe Wasserlöslichkeit und eine relativ hohe Dichte besitzen, schwimmen sie in der Regel auf dem Grundwasserspiegel. Es bilden sich sogenannte LNAPL-Phasen (Light Non-Aqueous Phase Liquids). Dennoch kann es, sofern der hydrostatische Druck der MKW-Phase groß genug ist, zu einer Verlagerung in das Grundwasser kommen.
Diese Schadstoffe können zudem an organische Bodenbestandteilen adsorbieren, was ihre Mobilität im Untergrund beeinflusst. Die Verunreinigungen verursachen oft deutlich wahrnehmbare Gerüche, was im Zuge von Sanierungsarbeiten zu Emissionen führen kann, die durch geeignete Maßnahmen minimiert werden müssen.
Fallbeispiel: Industriebrache in Köln-Mülheim
Ein prominentes Beispiel für die Notwendigkeit einer sorgfältigen Sanierung ist die Umwandlung des ehemaligen KHD-Geländes in Köln-Mülheim. Auf dem 150 Jahre lang industriell genutzten Areal, auf dem einst Motoren hergestellt wurden, ist es im Laufe der Zeit zu schädlichen Bodenveränderungen gekommen. Die geplante Mischnutzung aus Wohnen und Gewerbe machte eine Baureifmachung des Bodens erforderlich.
Aufdeckung und Ausmaß des Schadens
Im Zuge der Sanierung wurde festgestellt, dass ein Mineralölkohlenwasserstoffschaden (MKW-Schaden) im Bereich der ehemaligen Halle 100 deutlich größer war als ursprünglich angenommen. Nachfolgende Untersuchungen im Juli und August 2020 ergaben, dass sich die Belastung in vertikaler und horizontaler Ausdehnung erheblich ausdehnte.
Der Schadensbereich befand sich im Stadtbezirk Köln-Mülheim an der Deutz-Mülheimer Straße südöstlich der Danzierstraße. Die Belastungen reichten bis in den Grundwasserschwankungsbereich circa 10 Meter unterhalb der ehemaligen Geländeoberfläche und hatten sich auf einer Fläche von circa 4.500 m² verbreitet. Die Menge des entsorgten belasteten Bodens betrug circa 55.000 Tonnen. Es handelte sich um Maschinen- und Schmieröle (gealterte Mitteldestillate) sowie Schweröl.
Sanierungsmaßnahmen und Emissionskontrolle
Die Sanierung wurde auf Basis eines Sanierungsdetailplans (Mull und Partner Ingenieurgesellschaft) durchgeführt, der am 26. März 2021 für verbindlich erklärt wurde. Der Aushub des belasteten Bodens und dessen fachgerechte Entsorgung bildeten den Kern der Maßnahmen, die im Juni 2021 abgeschlossen wurden.
Besondere Aufmerksamkeit galt der Emissionskontrolle während der Arbeiten. Da durch das Freilegen der Schadensbereiche Geruchsentwicklungen auftraten, wurde der Bereich mittels einer Schneekanone mit fein versprühtem Wasser benebelt, um die Belästigungen zu minimieren. Zudem wurde aufschwimmendes Öl auf dem Grundwasser innerhalb der Sanierungsgrube abgesaugt. Die Emissionsentwicklung wurde durch einen Gutachter mittels Photoionisationsdetektor (PID) überwacht, der chemische Verbindungen in der Umgebungsluft erfasst.
Trotz der wahrnehmbaren Gerüche ergaben gaschromatographische Untersuchungen (GC-MS), dass keine gravierenden Stoffmengen an leichtflüchtigen Stoffen nachgewiesen wurden. Analytisch waren keine gesundheitsgefährdenden Stoffe nachweisbar, sodass eine Gefährdung für Anwohner ausgeschlossen werden konnte.
Herausforderungen durch externe Faktoren
Ein spezieller Aspekt bei der Sanierung von Flächen in Flussnähe ist der Einfluss von Wetter und Wasserstand. Die Bodensanierungsmaßnahmen in Köln mussten im Januar 2021 aufgrund eines Rheinhochwassers und des damit verbundenen Anstiegs des Grundwasserspiegels unterbrochen werden. Erst nachdem der Pegel wieder gesunken war, konnten die Arbeiten im April 2021 wieder aufgenommen werden. Dies verdeutlicht die Abhängigkeit von Sanierungsprojekten von natürlichen Rahmenbedingungen.
Technische Sanierungsverfahren: Thermische In-situ-Sanierung
Neben dem klassischen Aushub und der Entsorgung belasteter Erde existieren verschiedene In-situ-Verfahren, bei denen die Reinigung direkt im Untergrund stattfindet. Ein etabliertes Verfahren zur Beseitigung von MKW- und BTEX-Schäden (Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole) ist die thermische In-situ-Sanierung.
Funktionsweise der thermischen Sanierung
Bei der thermischen Sanierung werden die im Boden befindlichen Schadstoffe erhitzt. Die Methode nutzt die physikalischen Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe aus. In Abhängigkeit von ihrer Kettenlänge werden die MKW entweder verdampft und über die Bodenluft sicher zurückgewonnen oder durch Verringerung der Viskosität als Flüssigphase mobilisiert und über Extraktionsbrunnen gefördert.
Besonders bei Schäden mit aufschwimmender Schadstoffphase (wie bei MKW typisch) kann dieses Verfahren erfolgreich eingesetzt werden. Voraussetzung ist ein souveräner und sicherer Umgang mit möglicherweise explosiven Gas-Luft-Gemischen.
Vorteile und Anwendungsbereiche
Die thermische In-situ-Sanierung gilt in der Praxis als sicher, zeiteffizient und kostensparend, sofern das nötige Know-how vorhanden ist. Sie eignet sich insbesondere für: * Tiefere Schichten, bei denen ein Aushub aufwendig oder unmöglich wäre. * Flächen unterhalb von Bebauung (z. B. unter Gleisbetten), wo ein Aushub die Infrastruktur gefährden würde.
Fallbeispiel: Sanierung unter einem Gleisbett
Ein Beispiel für die Anwendung von In-situ-Verfahren unter komplexen Bedingungen ist die Sanierung eines MKW-Schadens unterhalb eines Gleisbetts in einem Rangierbahnhof. Hier führten Leckagen und Füllverluste zu einer Verunreinigung.
Ausgangslage und Restkontamination
Zwischen 2004 und 2010 wurden bereits Maßnahmen wie Biosparging, Bioventing und Nährstoffdosierungen durchgeführt. Diese Sanierung kostete eine halbe Million Euro, blieb jedoch ohne den gewünschten dauerhaften Erfolg. Es verblieb eine große Rest-Kontamination an MKW im Boden, was die Notwendigkeit einer effizienteren Sanierungsmethode unterstrich.
Auswahl der Sanierungsmethode
Für die weitere Sanierung wurde ein innovatives Ausschreibungsverfahren angewendet, bei dem die Einhaltung eines Budgets von 260.000 € und die zugesicherte Sanierungseffizienz als Entscheidungskriterien gewichtet wurden. Eine Laborstudie bildete die Grundlage für die Entscheidung. Diese Analyse identifizierte die Schadstoffchemikalien und deren Stoffgruppeneigenschaften.
Die Untersuchung ergab: * 43 % des vorgefundenen Öls waren wasserlöslich. * Mehr als 84 % der Kontamination war aerob biologisch oder chemisch abbaubar.
Basierend auf diesen Ergebnissen und der Literaturrecherche wurde entschieden, dass die chemische Oxidation mit aktiviertem Natriumpersulfat die besten Ergebnisse liefern würde. Der Hauptanteil der Schadstofffracht befand sich im Horizont von 14,5 bis 18,5 Metern unter GOK (Geländeoberkante) in der gesättigten Zone, was die Anwendung chemischer Verfahren begünstigte.
Vergleich von Sanierungsstrategien
Für Bauherren und Projektverantwortliche stellt sich oft die Frage, welches Verfahren das richtige ist. Die vorliegenden Informationen ermöglichen einen Vergleich.
| Merkmal | Aushub und Entsorgung | Thermische In-situ-Sanierung | Chemische Oxidation (In-situ) |
|---|---|---|---|
| Prinzip | Entfernung des belasteten Bodens physikalisch. | Erhitzung des Untergrunds zur Verdampfung/Mobilisierung der Schadstoffe. | Zersetzung der Schadstoffe durch chemische Reaktionen (z. B. Natriumpersulfat). |
| Anwendungsfall | Oberflächennahe Belastungen, geringe Tiefe, hohe Schadstoffkonzentrationen. | Tiefere Schichten, unter Bebauung, aufschwimmende Phasen (LNAPL). | Grundwasserschwankungsbereich, biologisch oder chemisch abbaubare Stoffe. |
| Emissionen | Höheres Potenzial für Geruchsemissionen während des Aushubs (Emissionskontrolle nötig). | Kontrollierte Rückgewinnung, jedoch Umgang mit explosiven Gemischen nötig. | Potenzielle Nebenprodukte, Steuerung der Reaktion im Untergrund erforderlich. |
| Kosten & Dauer | Hohe Kosten für Abtransport und Deponie, oft schnell bei kleineren Flächen. | Hoher technischer Aufwand, effizient bei großen Volumina. | Abhängig von Bodenbeschaffenheit und Konzentration. |
Rechtliche und organisatorische Rahmenbedingungen
Die Sanierung von MKW-Schäden ist in Deutschland an klare gesetzliche Vorgaben gebunden. Im Beispiel Köln wurde ein Sanierungsdetailplan erstellt und von der Behörde für verbindlich erklärt. Dieser Prozess ist typisch für größere Altlasten oder Schäden, die eine Gefährdung des Grundwassers darstellen.
Genehmigungsprozess
Vor Beginn der Arbeiten muss ein Sanierungskonzept vorgelegt und genehmigt werden. Dieses legt fest, wie vorgegangen wird, welche Verfahren eingesetzt werden und wie Umweltauswirkungen minimiert werden. Die Verbindlicherklärung durch die zuständige Behörde (in Köln: der Stadt Köln) ist der Rechtsakt, der die Durchführung erlaubt und verpflichtet.
Überwachung und Dokumentation
Während der Sanierung ist eine lückenlose Überwachung erforderlich. Wie im Kölner Beispiel gezeigt, kommen hierfür technische Geräte wie Photoionisationsdetektoren (PID) zum Einsatz, um die Luftqualität zu prüfen. Zudem werden Proben entnommen und im Labor analysiert (z. B. GC-MS), um den Erfolg der Sanierung zu belegen und sicherzustellen, dass keine gesundheitsgefährdenden Stoffe verbleiben.
Die Entsorgung des Aushubmaterials muss lückenlos dokumentiert werden, um die Einhaltung der Kreislaufwirtschaftsgesetze und Abfallverordnungen sicherzustellen. Die Menge von 55.000 Tonnen belastetem Boden im Kölner Fall zeigt das logistische Ausmaß solcher Projekte.
Fazit
Die Sanierung von Mineralölkohlenwasserstoff-Schäden ist ein komplexes Feld, das technisches Expertenwissen, eine sorgfältige Planung und die Einhaltung rechtlicher Vorgaben erfordert. Die analysierten Quellen zeigen, dass es keine "Einelösung" für alle Schäden gibt.
Während bei dem Kölner Projekt aufgrund der Größe und der Lage im Grundwasserschwankungsbereich der klassische Aushub und die Entsorgung von 55.000 Tonnen Material die Lösung war, bot sich im Rangierbahnhof aufgrund der Tiefe und der vorangegangenen erfolglosen biologischen Sanierung die chemische Oxidation an. Die thermische In-situ-Sanierung stellt zudem eine leistungsfähige Alternative dar, insbesondere bei tiefen Schäden oder unter bestehender Bebauung.
Für Eigentümer von Grundstücken mit industriellem Erbe bedeutet dies: Eine detaillierte Untersuchung des Bodens ist unerlässlich. Sobald MKW nachgewiesen sind, die eine Gefährdung darstellen, ist eine Sanierung zwingend. Die Wahl der Methode sollte auf Basis von Laborstudien und einem Gutachten erfolgen, das sowohl die Effizienz als auch die Kosteneinhaltung berücksichtigt. Nur so kann die Wiedernutzung von Flächen sicher und nachhaltig erfolgen.