Planungsintrument für die Nano – Sanierung: Planung von Feldversuchen basierend auf Laborexperimenten zur Untersuchung von Mobilität und Reaktivität von Nano – Eisenpartikeln

Anke Wiener1, Jürgen Braun1, Norbert Klaas1
1 Institut für Wasser und Umweltsystemmodellierung - Abtl. VEGAS, Uni Stuttgart

O 5.4 in Organische Schadstoffe im Grundwasser

23.03.2018, 10:30-10:45, 3

Die Nutzung von Nanopartikeln zur Schadstoffsanierung von kontaminierten Böden und Grundwasserleitern ist eine innovative in-situ Sanierungstechnologie. Die verwendeten Nanopartikel bestehen aus nullwertigen Eisen. Dies ist in der Lage eine Vielzahl von Schadstoffen abzubauen. Nullwertiges Eisen ist bereits aus der Fahnensanierung in Form von reaktiven Wänden bekannt. Der Fokus von der Nanosanierung liegt zusätzlich zur  Fahnensanierung auch bei der Quellensanierung. Im Rahmen des abgeschlossenen Forschungsprojektes NanoRem (EU, 7. RP) wurden Nanopartikel  entwickelt und getestet. Das Ziel dieses Projektes war es die Nanopartikelsanierung zu einer praxistauglichen, sicheren und bezahlbaren Technologie weiter zu entwickeln.

Die Kenntnis der genauen Migrations-und Reaktionscharakteristiken der Nanopartikel im kontaminierten porösem Medium ist eine Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung dieser innovativen Sanierungsverfahrens. Kontrollierende Faktoren für Transport und Reaktivität ergeben sich vor allem aus der Beschaffenheit des Aquifers, seiner Heterogenität, der Art des Schadstoffes und möglicher, aquiferabhängiger Konkurrenzreaktionen, der Eigenschaften der Nanopartikel und der Zusammensetzung der zu injizierenden Suspension. Dreidimensionale Versuche zu Transport und Deposition von nullwertigem Eisen im Grundwasserleiter sind aufwendig und teuer, weshalb versucht werden muss, diese durch adäquate Säulenversuche zu ersetzen.  Sogenannte Cascading Column Versuche, bestehend aus einer Anzahl hintereinander geschalteter Säulen mit entsprechender Strömungsgeschwindigkeit und korrespondierender Zusammensetzung der Suspension, erlauben diese Abnahme in Säulenversuchen umzusetzen. Zur experimentellen Untersuchung des Abbaus von PCE wurden ebenfalls spezielle Säulenversuche durchgeführt. Im Versuch kann das pH – Regime zur Verminderung von Konkurenzreaktionen kontrolliert und die Langlebigkeit der Partikel getestet werden. Durch Bilanzierung der nachgewiesenen Abbauprodukte können ablaufende Reaktionen charakterisiert werden. Zusätzlich kann die Verteilung und die Konzentrationsveränderung des nullwertigen Eisens mit Hilfe eines magnetischen Suszeptibiltätsdetektors zerstörungsfrei gemessen werden.

Die einzelnen Ergebnisse der Tansport-und Reaktivitätsuntersuchungen können derzeit zwar bereits als Planungsgrundlage für den Einsatz in der Praxis umgesetzt werden, zur Entwicklung eines Sanierungsinstrumentes besteht jedoch die Notwendigkeit die komplexen Themenbereiche der Mobilität und Reaktivität zu vereinen und die gegenseitigen Wechselwerkungen aufeinander abzustimmen. Erst dann ist es möglich eine klare Aussage über die notwendige Partikelmenge und Abbauzeit zu treffen, um eine effiziente Sanierung zu gewährleisten.

Im Konferenzbeitrag soll die neue Sanierungstechnologie präsentiert, die Versuchsabläufe und Ergebnisse der aktuellen Forschung vorgestellt und der Einfluss der gegenseitigen Wechselwirkungen diskutiert werden.



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