Abbau von giftigen Produkten der Trinkwasser-Infiltration • WASSER & ABWASSER

W&A WASSER UND ABWASSER TECHNIK - Fachwelt Verlag
Abbau von giftigen Produkten der Trinkwasser-Infiltration

Isra­el hat der Dür­re den Kampf ange­sagt. Fünf Meer­was­ser­ent­sal­zungs­an­la­gen gene­rie­ren pro Jahr um die 600 Mil­lio­nen Kubik­me­ter Süß­was­ser, etwa 70 Pro­zent des Ver­brauchs der pri­va­ten Haus­hal­te. Weil die gigan­ti­schen Anla­gen nicht fle­xi­bel regu­liert wer­den kön­nen, hat das Land inzwi­schen in Zei­ten gerin­ge­ren Bedarfs und bei War­tungs­ar­bei­ten an den Lei­tungs­net­zen zu viel von dem kost­ba­ren Nass. „Man braucht einen Zwi­schen­spei­cher“, sagt Chris­toph Schüth, Pro­fes­sor für Ange­wand­te Geo­wis­sen­schaf­ten an der TU Darm­stadt. Dafür wird das Was­ser seit eini­ger Zeit in Aqui­fe­re ein­ge­speist, grund­was­ser­füh­ren­de Boden­schich­ten, und bleibt dort, bis es wie­der ent­nom­men wird. Das ein­fa­che Prin­zip hat aller­dings einen Nach­teil: Das ent­salz­te Was­ser ist chlo­riert. Sickert es durchs Erd­reich, reagiert das Chlor mit orga­ni­schen Stof­fen im Boden und bil­det gif­ti­ge Ver­bin­dun­gen wie zum Bei­spiel Chlo­ro­form.

Im deutsch-israe­li­schen Ver­bund­pro­jekt MAR-DSW wol­len Schüth, Dr. Kao­ri Saka­gu­chi-Söder und der Dok­to­rand Beha­ne Abrha her­aus­fin­den, was mit die­sen Tri­ha­lo­me­tha­nen im Was­ser pas­siert.

Sie nut­zen dafür das Ver­fah­ren der Iso­to­pen-Ana­ly­se, die Saka­gu­chi-Söder im Rah­men ihrer Dok­tor­ar­beit wei­ter ent­wi­ckel­te und für die Ana­ly­sen in Isra­el maß­schnei­der­te. „Die Metho­de ist eine Spe­zia­li­tät der TU, wir kön­nen die Iso­to­pie aller Ele­men­te in den Tri­ha­lo­me­tha­nen ermit­teln“, sagt Saka­gu­chi-Söder. Dafür wer­den Was­ser­pro­ben an ver­schie­de­nen Stel­len des Aqui­fers genom­men und in einen Gas­chro­ma­to­gra­phen ein­ge­bracht, der die ent­hal­te­nen Mole­kü­le „zer­schießt“. Anschlie­ßend kön­nen die For­schen­den die Iso­to­pie der Bruch­stü­cke unter­su­chen. Das ist zum Bei­spiel bedeut­sam, weil sich Mikro­ben beim Abbau der schäd­li­chen Stof­fe zuerst über leich­te­re Iso­to­pe her­ma­chen. Sind über­wie­gend schwe­re Iso­to­pe in der Pro­be, zeigt das, dass der Abbau der gefähr­li­chen Neben­pro­duk­te schon weit fort­ge­schrit­ten ist. „Mit der Iso­to­pen­ana­ly­se kann man Aus­sa­gen tref­fen, ob, wie schnell und an wel­chen Stel­len der Boden­pas­sa­ge ein Stoff abge­baut wur­de“, erklärt Schüth.

Um die gewon­ne­nen Mess­da­ten kor­rekt inter­pre­tie­ren zu kön­nen, simu­liert das Team auch den mikro­bio­lo­gi­schen Abbau unter der Erde im Labor. Zur Halb­zeit des For­schungs­pro­jek­tes steht das Ver­fah­ren: „Die Metho­de ist bereit für den Ein­satz“, sagt Saka­gu­chi-Söder. Im April wer­den in Isra­el Pro­ben gezo­gen, die dann in Darm­stadt ana­ly­siert wer­den. „Die Daten flie­ßen in ein hydro­geo­lo­gi­sches Stand­ort­mo­dell“, sagt Schüth. „Wir wis­sen dann ganz genau, was im Unter­grund pas­siert.“

Das Unter­su­chungs­ver­fah­ren, das an der TU ent­wi­ckelt wur­de, kön­ne welt­weit zum Ein­satz kom­men, über­all, wo Was­ser in Aqui­fe­ren gela­gert wer­de, sagt Schüth. Die Belas­tung mit Tri­ha­lo­me­tha­nen kann je nach Boden­be­schaf­fen­heit von Stand­ort zu Stand­ort unter­schied­lich aus­fal­len, aber dank MAR-DSW ver­ste­hen Wis­sen­schaft und Was­ser­wirt­schaft die grund­le­gen­den Pro­zes­se, die bei unter­schied­li­chen Rah­men­be­din­gun­gen der Ein­spei­sung zum Tra­gen kom­men. „Um der zuneh­men­den Was­ser­knapp­heit mit Ent­sal­zung begeg­nen zu kön­nen, ist ent­schei­dend, dass künst­li­che Grund­was­ser­an­rei­che­rung als siche­res und nach­hal­ti­ges Instru­ment eta­bliert wird“, sagt Schüth. „Dazu leis­ten wir einen Bei­trag.“

Hintergrund

Das Ver­bund­pro­jekt „Künst­li­che Grund­was­ser­an­rei­che­rung als nach­hal­ti­ge Lösung zur Spei­che­rung von ent­salz­tem Meer­was­ser“ (MAR-DSW) baut auf dem Pro­jekt MARSOL auf, das die TU koor­di­nier­te. MAR-DSW wird im Rah­men der deutsch-israe­li­schen Koope­ra­ti­on in der Was­ser­tech­no­lo­gie­for­schung vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) sowie vom israe­li­schen Wis­sen­schafts­mi­nis­te­ri­um (MOST) geför­dert (För­der­kenn­zei­chen 02WIL1386). Es star­te­te am 1. Juni 2016, hat eine Lauf­zeit von drei Jah­ren und ein Volu­men von 250.000 Euro. Israe­li­sche For­schungs­part­ner sind die Ben-Gur­i­on Uni­ver­si­ty, das Vol­ca­ni Cen­ter der Agri­cul­tu­ral Rese­arch Orga­ni­za­ti­on sowie der Was­ser­ver­sor­ger Meko­rot.