Ehemaliges Mineralölwerk Epple. Grafik: Amt für Umweltschutz
Aus der verseuchten Erde des Öl-Epple-Areals strömte jahrzehntelang ein Mix der unterschiedlichsten Schadstoffe in großen Mengen ab. Unterhalb des ehemaligen Betriebsgeländes entwickelte sich ein Sekundärschaden: eine Schadstofffahne, die sich nach den Forschungsergebnissen etwa 160m weit erstreckte.
Damit es zu keinem weiteren Abfluss von Schadstoffen kommt, wurde ein hydraulischer Abstromriegel errichtet. Dadurch wird die Abstromfahne vom Schadensherd abgekoppelt. Zwischen 2001 und 2003 wurden im Auftrag der Stadt auf dem Produktionsareal 60 000 Tonnen kontaminierter Boden ausgehoben. Anschließend ging es darum, den Sekundärschaden - also die Abstromfahne - in den Griff zu bekommen.
BMBF-Projekt NA EMW Epple - Lage. Grafik: Amt für Umweltschutz
Konventionelle Sanierungen sehen in solchen Fällen ein Abpumpen und Behandeln des kontaminierten Grundwassers vor. Stuttgart hatte sich aber entschlossen, einen innovativen Weg zu gehen. Zusammen mit dem Stuttgarter Ingenieurbüro Umweltwirtschaft und dem Geologischen Institut der Universität Tübingen entwickelte die Stadt 2001 ein Konzept (Projekt OLES). Dieses wurde beim Bundesministerium für Bildung und Forschung eingereicht und von diesem genehmigt.
Die Idee, ein solches Konzept zu entwickeln, basierte auf der Tatsache, dass sich die Abstromfahne trotz jahrzehntelangen Nachschubs nicht mehr ausgedehnt hat. Diese Beobachtung passe gut zu jüngsten wissenschaftlichen Erkenntnissen: Unter bestimmten Verhältnissen im Boden und Grundwasser laufen natürliche Prozesse ab, die zu einem Schadstoffabbau führen. Man wusste aber bisher nicht, warum. Und genau dieser Frage ging das Forschungsprojekt nach.
"Die Untersuchung wird etwa 3,5 Jahre dauern. Mit abschließenden Ergebnissen rechnen wir bis 2006," sagte Professor Dr. Gerd Wolff, der für den technischen Grundwasser- und Bodenschutz sowie die Altlasten im Amt für Umweltschutz zuständig ist. Neben den neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen spielte natürlich auch die Wirtschaftlichkeit eine Rolle. "Mit den neuen Methoden, die man in dem Forschungsprojekt entwickelt, können Sanierungsprojekte in Zukunft kostengünstiger umgesetzt werden," war sich Wolff sicher. Hätte man die herkömmliche Pump & Treat-Technik eingesetzt, könnte es 20 bis 30 Jahre oder noch länger dauern, bis der Sekundärschaden behoben wäre. Das würde den städtischen Haushalt mit weiteren vier Millionen Euro belasten. Sofern jedoch eine Laufzeitverkürzung erzielbar wäre, könnten pro Jahr 143 000 Euro eingespart werden. So war das städtische Engagement bereits dann rentabel, wenn sich die Sanierung um nur drei Jahre reduzieren lässt.
Das Projekt OLES (Oel-Epple Stuttgart) erforschte den "natürlichen Abbau und Rückhalt eines komplexen Schadstoffcocktails im Kluftgestein am Beispiel des ehemaligen Mineralölwerks Epple".
Wie die Projektmitglieder von OLES, so rechnete auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) damit, dass viele Altlasten, in denen natürliche Prozesse funktionieren, wirtschaftlicher saniert werden können. Deshalb richtete das Ministerium im Jahr 2000 den Förderschwerpunkt KORA (Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen) zur Untersuchung natürlicher Abbauprozesse ein.
Der Fall Öl-Epple und seine Sanierung ist eine wissenschaftliche Herausforderung, die Erfolg verspricht. Neben Stuttgart hatten sich insgesamt 270 Antragsteller mit jeweils eigenen Projekten um eine Förderung beworben. 37 Projekte gingen als Sieger hervor - der Stuttgarter Projektantrag wurde als einer der Ersten positiv bewilligt.
Zunächst wurde untersucht, wie schnell die Stoffausträge nach der erfolgreichen Sanierung des Herdes abklingen und wie sich die Größe des Reaktionsraums verändert, in dem die Schadstoffe natürlich abgebaut werden. Dazu wurden Methoden entwickelt, mit denen der Stofftransport und der -abbau in den Kluftgrundwasserleitern erfasst werden kann. Dazu kamen Pumpversuche und Langzeitprobenahmen, die der näheren Bestimmung der hydraulischen und hydrochemischen Randbedingungen dienten.
Beantwortet werden musste auch die Frage, in welchen Richtungen das Wasser bevorzugt fließt. Bei einem Festgestein mit vielen Klüften ist das keine leichte Aufgabe. In diesem Fall wurde die Methode der "hydraulischen Tomografie" verwendet. Hierbei wird ein Drucksignal im Grundwasser erzeugt und dessen Laufzeit zu verschiedenen Beobachtungsstellen gemessen. Aus der Computersimulation ergibt sich dann die bevorzugte Fließrichtung.
Zudem sollte der biologische Schadstoffabbau über die so genannte Isotopenfraktionierung quantifiziert werden. Der Nachweis funktioniert in diesem Fall mit den Kohlenstoffisotopen C 12 und C 13. Das Isotop C 12 kommt in der Natur viel häufiger vor als C 13. Da Bakterien aber in der Regel "leichte" C 12 Isotope vorrangig abbauen, kommt es zu einer Verschiebung des Isotopenverhältnisses: Es sind weniger C 12- und mehr C 13-Isotope vorhanden. Anhand des C 12/C 13-Verhältnisses kann also festgestellt werden, inwieweit der biologische Schadstoffabbau vorangeschritten ist.
Die Methode des "fingerprinting" mit "Biomarkern" wird angewandt, um die Abbauprodukte in der Fahne eindeutig identifizieren und dem Schadensherd zuordnen zu können. "Biomarker" sind charakteristische Bestandteile des Erdöls, die ihren Ursprung in lebenden Organismen haben. Sie sind gegenüber natürlichen Abbauprozessen weitgehend resistent. Anhand ihrer Konzentration und Verteilung kann auf die Herkunft und den Abbaugrad von Mineralölprodukten geschlossen werden. Jedes Mineralölprodukt hat eine charakteristische Verteilung von unverzweigten und verzweigten Alkanen, polycylischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, schwefelorganischen Verbindungen und anderen Stoffgruppen. Die Verteilung dieser Stoffgruppen ist also charakteristisch für jedes Mineralölprodukt. Werden Mineralöle an die Umwelt abgegeben, treten Veränderungen in der Zusammensetzung auf. Mit einer hochempfindlichen Einzelstoffanalytik und statistischen Auswertung ist eine Mustererkennung ("fingerprinting") möglich.
