NanoSAN – Nanotechnologisches Sanierungsverfahren – In situ Anwendung von Eisenoxid-Nanopartikeln zur Elimination von Schadstoffen in Altlasten
Im Projekt NanoSAN wurde der durch Eisenoxid Nanopartikel (NP) stimulierte biologische Abbau von Benzin- und Teerölaltlasten im Grundwasser untersucht und erstmals in einem Feldversuch validiert.
Bereits in Laborversuchen bestätigte sich das hohe Potenzial von Eisenoxid Nanopartikel zur effizienten Oxidation von Toluol und Acetat. Die Eisenoxid Nanopartikel erreichten aufgrund der besseren Elektronenverfügbarkeit mehrfach höhere Abbauraten im Vergleich zu aggregierten, kristallinen Eisenoxiden. Untersuchungen im Labor an Nematoden und mikrobiellem Sedimentaufwuchs ergaben, dass nur im unmittelbaren Injektionsbereich der Nanopartikel ökotoxikologische Nebeneffekte zu erwarten sind. Über ein Screening-Verfahren konnten spezielle Eisenoxid Nanopartikel aus Goethit (auch Nadeleisenerz genannt) identifiziert und selektiert werden, die neben der hohen Reaktivität und Mobilität im Grundwasser als ökotoxikologisch unbedenklich eingestuft werden konnten. Über eine speziell entwickelte Beschichtung mit Huminstoffen kann die Mobilität und Reaktivität der Eisenoxid Nanopartikel gezielt eingestellt werden. Von diesen Nanopartikeln wurde dann großtechnisch eine ionenfreie Suspension hergestellt und ein geeignetes hydrophysikalisches Injektionsverfahren durchgeführt.
Zur Erfolgskontrolle der Sanierung dienten u.a. innovative, reaktionsspezifisch angepasste Isotopenuntersuchungen sowie die Populationsdynamik potenzieller Schadstoff-abbauender Mikroorganismen, welche mit molekulargenetischen Methoden nachverfolgt wurde. Stellen- und zeitweise war eine markante Stimulierung des biologischen BTEX-Abbaus (BTEX = aromatische Kohlenwasserstoffe Benzol, Toluol, Ethylbenzol & Xylol) zu beobachten, was allerdings durch unerwartete Störeffekte einer aufschwimmenden Öl-Phase erschwert wurde.
Im Gesamtergebnis wurde der angestrebte, grundsätzliche Eignungsnachweis (engl. proof-of-principle) des Verfahrens für eine Grundwassersanierung erreicht, wobei bis zur Marktfähigkeit jedoch noch weitere Entwicklungs- und Validierungsschritte erforderlich sind.
