Doktorarbeit

Die Belastung von Oberflächen- und Grundwasser im Zuge bergbaulicher Aktivitäten ist eines der größten und kostspieligsten Umweltprobleme weltweit. Insbesondere die Oxidation omnipräsenter sulfidischer Minerale wie Pyrit führt zu einer Freisetzung von Eisen, Säure, Sulfat und assoziierten Schwermetallen in schädlichen Konzentrationen (sog. „Acid Mine Drainage“). Die sukzessive Neutralisation des Grubenwassers führt zur Ausfällung von Eisenhydroxiden (sog. „Verockerung“) und damit zu einer verminderten Nutzbarkeit von Wasserressourcen und einer vollständigen Zerstörung aquatischer Ökosysteme bis weit in die Vorflut.

Gegenstand des Forschungsprojektes ist die Erforschung und Weiterentwicklung einer passiv-biologischen Wasseraufbereitungstechnologie zur Minderung bergbaulicher Folgen auf aquatische Systeme. Zu diesem Zweck wurde an einem geeigneten Projektstandort im ehem. Oberpfälzer Braunkohlerevier eine innovative, mehrstufige Pilotanlage implementiert und über mehrere Jahre betrieben. Durch Variation kritischer Systemparameter konnten bislang nie dagewesene Vergleichsdaten zu Betrieb und Leistungsfähigkeit des umweltfreundlichen Systems unter realen Bedingungen gewonnen werden. Zusätzlich wurden im Labor spezielle, großmaßstäbliche Säulenversuche zur Untersuchung und Quantifizierung der kritischen Prozesse der natürlichen Eisenentfernung durchgeführt.

Im Fokus der Untersuchungen steht die Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten, dabei anwendungsorientierten Bemessungsansatzes für passive Systeme basierend auf der Kinetik maßgeblicher Prozesse. Neben dem universellen Bemessungsansatz für die deutschland- bzw. weltweite Übertragbarkeit soll eine maßgeschneiderte Skalierung für den lokalen Anwendungsfall erfolgen, um am Projektstandort die deutschlandweit erste passiv-biologische Großanlage als „Leuchtturmprojekt“ zu installieren. Übergeordnetes Ziel des Projektes ist es insofern, durch Optimierung und Einführung der nachhaltigen Technologie in Deutschland einen Beitrag zu den umwelttechnischen und sozioökonomischen Folgen des aktiven und insbesondere des nachsorgenden Bergbaus zu leisten.