LMBV: Regelbetrieb für Pilot- und Demonstrationsvorhaben mit eisenfressenden Bakterien bei Neustadt angelaufen

LMBV-Vorhaben „Mikrobiell induzierte Eisenretention im Grundwasseranstrom zu Bergbaufolgeseen und Fließgewässern“ angelaufen

Senftenberg/Spreetal OT Neustadt. Bei Neustadt nahe der Ruhlmühle (Gemeinde Spreetal) in Sachsen wurde am 25.11.2014 im militärischen Sperrbereich des Truppenübungsplatzes Oberlausitz nach einer halbjährigen Aufbauzeit ein weiterer Mosaikstein zur Reduzierung des Eiseneintrages in die Fließgewässer, hier in die Spree, durch die LMBV in Betrieb genommen. Mit diesem neuartigen LMBV-Pilot- und Demonstrations-Vorhaben „Mikrobiell induzierte Eisenretention im Grundwasseranstrom zu Bergbaufolgeseen und Fließgewässern“ in gewachsenem Boden wird nahe der Landesgrenze zu Brandenburg eine weitere, von den sächsischen Behörden genehmigte Maßnahme zur Verminderung der Eiseneinträge in die Spree umgesetzt.

Bei Neustadt liegen besonders hohe Eisenkonzentrationen im Boden vor. Die errichteten Brunnen- und Infiltrationsanlagen befinden sich im gewachsenen Boden nahe eines Altarms der Spree im militärischen Sperrbereich des Truppenübungsplatzes Oberlausitz und sind daher der Öffentlichkeit nicht zugänglich. Der Versuchsort wurde an einem sogenannten Eisen-„hot spot“ innerhalb der ohnehin sehr eisenlastigen Spreewitzer Rinne gewählt. Das Verfahren wird während seiner zweijährigen Laufzeit durch ein umfangreiches Monitoring begleitet. Anschließend werden mit den Ergebnissen Modellierungen vorgenommen, um Analogieschlüsse auf andere Gebiete ziehen zu können.

Mit dem Verfahren wird wissenschaftliches Neuland auf nicht gekippten Boden betreten und ein Pilot-Verfahren der LMBV großräumig getestet, weiterentwickelt sowie an die spezifischen Bedingungen eines unverritzten Standortes im Anstrom an ein Fließgewässer angepasst. Ein auf Sulfatreduktion ausgerichtetes kleineres Projekt wurde vor einigen Jahren am Scadodamm bereits erfolgreich vom Bergbausanier getestet. Die Reduktionsraten lagen im Kippenboden bei 90% Fe und 40% SO42-. Durch das Verfahren wird die Spree nicht komplett gereinigt werden können.

Die Anlagen befinden sich im militärischen Sperrbereich des Truppenübungsplatzes Oberlausitz und sind daher der Öffentlichkeit nicht zugänglich. Die Bearbeitung und wissenschaftliche Begleitung des Projektes im Auftrag der LMBV erfolgt durch das Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften e.V. (FIB) in Finsterwalde, die BTU Cottbus, Lehrstuhl für Wassertechnik und Siedlungswasserbau gemeinsam mit dem IWSÖ, Institut für Wasserwirtschaft, Siedlungswasserbau und Ökologie, sowie durch das Institut für Wasser und Boden (IWB) Dresden und die LUG Engineering GmbH Cottbus.

Das Prinzip
Im Lausitzer Boden befinden sich die Sulfide Pyrit und Markasit (FeS2) im Grundwasser in fester Form. Durch die bergbaubedingte Absenkung des Grundwassers kommt es zur Belüftung und damit zur Oxydation der Sulfide. Es bilden sich Sulfat SO42- und Eisen Fe2+. Die Reaktionsprodukte der Pyritverwitterung werden mit dem Grundwasser abtransportiert und in die Fließgewässer eingetragen. Das gelöste Eisen(II) fällt dort als Eisen(III)hydroxid, auch Eisenocker genannt aus, und bildet damit die Ursache für die Braunfärbung der Fließgewässer.

Bei dem jetzt startenden Verfahren werden die, ohnehin im Untergrund vorhandenen sulfatreduzierenden Bakterien (SRB) angeregt, diesen Prozess umzukehren. Die Bakterien werden mittels eines leicht abbaubaren Kohlenstoffes, hier Glycerin, zur Vermehrung angeregt. Sie produzieren dabei aus dem Kohlenstoff CO2. Den benötigten Sauerstoff spalten sie unter reduzierenden Verhältnissen (Sauerstoffmangel) vom Sulfat (SO42-) ab, so dass sich schließlich der Schwefel mit dem gelösten Eisen zu Eisenmonosulfid (FeS) verbindet und ausfällt.

Der Ort
Die Anlagen befinden sich im Wald im militärischen Sperrbereich des Truppenübungsplatzes Oberlausitz.

Der Reaktionsraum wurde ausgewählt, weil sich hier ein sogenannter „hot spot“ befindet. Innerhalb der ohnehin sehr eisenlastigen Spreewitzer Rinne liegt hier eine besonders hohe Eisenkonzentration von 300 bis 400 mg/l vor. Das Verfahren ist aber für bestimmte Bereiche (hohe Überdeckung, keine Zugänglichkeit zum Wasser) eine sinnvolle Ergänzung. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von Eisenhydroxid.

Die Umsetzung
Über drei Brunnen wird das anströmende Wasser gehoben und einem Container zugeführt. In diesem befindet sich ein Misch- und Dosiereinrichtung in der das Glycerin zugemischt wird. Das so aufbereitete Wasser wird über Druckinjektionslanzen wieder in den Boden infiltriert. Es befinden sich 30 Lanzen auf einer Strecke von 100 Meter. Die Infiltrationslanzen reichen zwischen 10 und 20 Meter tief in die Erde. Die Fließstrecke von den Infiltrationslanzen bis zum Altarm der Spree beträgt rund 300 Meter. Das injizierte Grundwasser benötigt für diesen Weg mehrere Tage, in denen die Bakterien ihren Dienst tun.

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