Bioleaching - Biologische Reinigung schwermetallbelasteter Sedimente

Das Problem

Versuchsanlage SECON zur Sediment-Konditionierung an der Weißen Elster

In Flüssen und Seen von Industrie- und Bergbauregionen oder Hafengewässern lagernde Sedimente sind meist mit Schwermetallen kontaminiert. Kommen die Sedimente mit Luft in Kontakt, so gehen die Schwermetalle durch mikro-bielle Oxidations- und Versauerungsprozesse in Lösung und belasten die Umwelt. Allein in Sachsen müssten etwa 6 Millionen Tonnen Sedimente dringend beräumt werden. Bisher erfolgt dies meist durch Ausbaggern und Ablagerung der Schlämme auf Deponien.

Doch damit sind die Probleme nicht gelöst, sondern nur verlagert. Angesichts der hohen Kosten einer Deponierung und des weiter bestehenden Gefährdungspotenzials wird am Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Sedimenten entwickelt.

Ziel ist es, die natürlichen biologischen Oxidations- und Versauerungsprozesse kontrolliert zu intensivieren und zur Abtrennung der Schwermetalle zu nutzen.

 

 

Das Bioleaching-Verfahren zur Reinigung schwermetallbelasteter Sedimente

Das Lösungskonzept

Frisch gebaggerte Sedimente sind schlammig, wasserundurchlässig und anoxisch. Sie werden in einem ersten Schritt durch Bepflanzung mit Schilf oder tief wurzelnden Gräsern vererdet. Dabei erhalten die Schlämme eine erdähnliche wasser- und luftdurchlässige Struktur (Konditionierung). Zur Auslaugung der Metalle wird das vererdete Sediment nach Zumischung von Schwefel mehrere Wochen mit Prozesswasser berieselt und belüftet (Bioleaching). Unter optimierten Bedingungen bringen die in den Sedimenten natürlich vorkommenden, Säure produzierenden Thiobacillus-Bakterien die Schwermetalle (z.B. Zink, Cadmium, Nickel, Kobalt, Mangan, Kupfer) in eine lösliche Form. Die mobilisierten Schwermetalle werden aus dem Feststoff ausgewaschen, aus der Wasserphase ausgefällt und zu einem Metallschlamm konzentriert. In Feldversuchen konnten bis zu 80% der Schwermetalle nach diesem Verfahren entfernt werden. Das gereinigte Sediment wird durch Aufkalkung und Zumischung von Kompost revitalisiert. Es wird in den Stoffkreislauf als bodenähnliches Substrat zurückgeführt.

Der Entwicklungsstand

BIOLEA-Pilotanlage zum Sediment-Bioleaching im Bodenreinigungszentrum Hirschfeld (Bauer und Mourik Umwelttechnik GmbH & Co.)

Das Bioleachingverfahren wird derzeit mit unserem Praxispartner optimiert. Die Maßstabsübertragung der im Labor und Technikum erarbeiteten Ergebnisse und die Technologieentwicklung erfolgt in zwei Pilotanlagen:

An der Weißen Elster in Kleindalzig bei Leipzig wurde die SECON-Versuchsanlage zur Sedimentkonditionierung mit Pflanzen errichtet. In den 6 Kammern der Anlage können Vererdungsversuche mit bis zu 300 m³ Baggerschlamm erfolgen.

Im Bodenreinigungszentrum Hirschfeld unseres Praxispartners BAUER und MOURIK Umwelttechnik wird die BIOLEA-Pilotanlage betrieben, eine Bioleaching-Perkolationsanlage mit integrierter Prozesswasserreinigung. In den Festbettreaktoren kann bei Schütthöhen bis 2 m gelaugt werden. In der BIOLEA-Anlage wird das Verfahren bis zur Praxisreife entwickelt.

 

Bioleaching