Die biologische In-situ-Sanierung ist sinnvoll, wenn der Untergrund mit biologisch abbaubaren Schadstoffen wie Kohlenwasserstoffen oder chlorierten Lösungsmitteln belastet ist und die Standortbedingungen einen mikrobiellen Abbau ermöglichen. Sie eignet sich besonders dann, wenn eine Ausgrabung des Bodens technisch schwierig, unverhältnismäßig teuer oder schlicht nicht möglich ist. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um dieses Sanierungsverfahren.
Wie funktioniert die biologische In-situ-Sanierung?
Bei der biologischen In-situ-Sanierung werden Mikroorganismen im Untergrund genutzt, um Schadstoffe direkt am Kontaminationsort abzubauen, ohne den Boden zu excavieren. Das Verfahren stimuliert entweder vorhandene Mikroorganismen durch Nährstoff- und Sauerstoffzufuhr oder bringt gezielt spezialisierte Mikroben ein, die Schadstoffe in harmlose Endprodukte wie Kohlendioxid und Wasser umwandeln.
Grundsätzlich unterscheidet man zwei Ansätze: Bei der biostimulativen Methode werden die natürlich vorkommenden Mikroorganismen durch die Zugabe von Elektronendonatoren, Nährstoffen oder Sauerstoff aktiviert und in ihrer Aktivität gesteigert. Bei der bioaugmentativen Methode werden zusätzlich kultivierte Mikroorganismenstämme in den Untergrund eingebracht, die für den Abbau bestimmter Schadstoffe besonders leistungsfähig sind.
Die Einbringung der Substrate erfolgt je nach Standort über Injektionsbrunnen, Infiltrationsgalerien oder Direktinjektionen. Parallel dazu werden Monitoring-Brunnen installiert, um den Fortschritt des Schadstoffabbaus kontinuierlich zu überwachen und die Maßnahmen bei Bedarf anzupassen. Die In-situ-Sanierungsverfahren sind dabei modular und lassen sich an die jeweiligen hydrogeologischen Gegebenheiten anpassen.
Welche Schadstoffe lassen sich biologisch in situ sanieren?
Biologisch in situ sanierbar sind vor allem organische Schadstoffe, die von Mikroorganismen als Energiequelle genutzt oder cometabolisch abgebaut werden können. Dazu gehören Mineralölkohlenwasserstoffe, BTEX-Verbindungen (Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol), polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sowie chlorierte Lösungsmittel wie Tetrachlorethen (PCE) und Trichlorethen (TCE).
Folgende Schadstoffgruppen eignen sich besonders gut für die Bioremediation:
- Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW): Sehr gut biologisch abbaubar unter aeroben Bedingungen
- BTEX-Verbindungen: Effektiv abbaubar, sowohl aerob als auch anaerob
- Chlorierte Ethene (LCKW): Abbaubar durch reduktive Dechlorierung unter anaeroben Bedingungen
- PAK: Abbaubar, wobei leichtere Verbindungen schneller umgesetzt werden als schwere
- MTBE und andere Kraftstoffadditive: Unter spezifischen Bedingungen biologisch abbaubar
Schwermetalle hingegen sind grundsätzlich nicht biologisch abbaubar, da es sich um anorganische Verbindungen handelt. Mikroorganismen können jedoch bei bestimmten Metallen eine Immobilisierung bewirken, die den Schadstofftransport im Grundwasser verlangsamt. Für eine vollständige Altlastensanierung bei Schwermetallkontaminationen sind andere Verfahren erforderlich.
Wann ist die biologische In-situ-Sanierung anderen Verfahren vorzuziehen?
Die biologische In-situ-Sanierung ist anderen Verfahren vorzuziehen, wenn der Schadstoff biologisch abbaubar ist, der Standort für Ausgrabungen ungeeignet ist und eine langfristige, kosteneffiziente Lösung gesucht wird. Besonders bei großflächigen Kontaminationen in der Tiefe oder unter bebauten Flächen zeigt sie ihre Stärken gegenüber aktiven Pump-and-Treat-Verfahren oder thermischen Methoden.
Konkrete Situationen, in denen die biologische Sanierung klar bevorzugt werden sollte:
- Die Kontamination liegt unterhalb von Gebäuden, Infrastruktur oder versiegelten Flächen, die nicht ausgegraben werden können
- Der betroffene Bereich ist großflächig und eine mechanische Bodensanierung wäre unverhältnismäßig teuer
- Der Schadstoff ist gut biologisch abbaubar und die Mikroorganismen sind bereits natürlich vorhanden
- Ein schonender Eingriff in das Ökosystem des Untergrunds ist gewünscht
- Langfristige Sanierungsziele können durch natürliche Abbauprozesse (Monitored Natural Attenuation) unterstützt werden
Im Vergleich zu thermischen Verfahren wie der Dampfinjektion ist die biologische Methode weniger invasiv und verbraucht erheblich weniger Energie. Gegenüber der klassischen Pump-and-Treat-Grundwassersanierung bietet sie den Vorteil, dass Schadstoffe tatsächlich abgebaut und nicht nur verlagert werden. Eine fundierte Risikobewertung des Standorts hilft dabei, die wirtschaftlichste und wirksamste Methode zu identifizieren.
Welche Standortbedingungen sind Voraussetzung für den Erfolg?
Für eine erfolgreiche biologische In-situ-Sanierung müssen ausreichend permeable Böden, geeignete Temperaturen, ein passender pH-Wert sowie vorhandene oder einbringbare Mikroorganismen mit Abbaupotenzial vorhanden sein. Fehlen diese Grundvoraussetzungen, kann das Verfahren seine Wirkung nicht entfalten und muss durch andere Methoden ergänzt oder ersetzt werden.
Physikalische und chemische Standortfaktoren
Die Bodendurchlässigkeit ist entscheidend, weil Substrate, Nährstoffe und Sauerstoff in den kontaminierten Bereich transportiert werden müssen. Tone und Schluffe mit sehr geringer Permeabilität erschweren die gleichmäßige Verteilung der Reaktanden erheblich. Günstig sind sandige oder kiesige Aquifere mit einer hydraulischen Leitfähigkeit von mindestens 10 hoch minus 5 Meter pro Sekunde. Der optimale pH-Bereich für die meisten Abbauprozesse liegt zwischen 6 und 8, die Bodentemperatur sollte idealerweise über 10 Grad Celsius liegen.
Biologische Voraussetzungen
Im Untergrund müssen Mikroorganismen vorhanden sein, die den Schadstoff prinzipiell abbauen können. Bei chlorierten Lösungsmitteln ist das Vorhandensein von Dehalococcoides-Bakterien besonders wichtig, da diese die vollständige reduktive Dechlorierung bis zum harmlosen Ethen durchführen können. Fehlen diese spezialisierten Organismen, ist eine Bioaugmentation notwendig. Eine mikrobiologische Voruntersuchung des Standorts ist daher immer empfehlenswert, bevor das Verfahren geplant wird.
Wie lange dauert eine biologische In-situ-Sanierung?
Eine biologische In-situ-Sanierung dauert in der Regel zwischen zwei und zehn Jahren, abhängig von der Schadstoffart, der Kontaminationstiefe, dem Schadstoffvolumen und den Standortbedingungen. Damit ist sie langsamer als thermische Verfahren, aber in vielen Fällen deutlich kostengünstiger, über den gesamten Sanierungszeitraum betrachtet.
Einfache Kontaminationen mit gut abbaubaren Mineralölkohlenwasserstoffen in permeablen Böden können in zwei bis vier Jahren saniert werden. Komplexe LCKW-Kontaminationen mit mehreren Schadstoffphasen und geringer Durchlässigkeit des Untergrunds können hingegen fünf bis zehn Jahre in Anspruch nehmen. Entscheidend ist, dass die Maßnahme regelmäßig überwacht und bei Bedarf nachgesteuert wird, um die Effizienz zu erhalten und Verzögerungen frühzeitig zu erkennen.
Wichtig ist auch die Unterscheidung zwischen der aktiven Behandlungsphase und der anschließenden Nachsorgephase. Während die aktive Phase mit Substrateinbringung und intensivem Monitoring oft zwei bis fünf Jahre dauert, kann eine Nachsorgephase mit reduziertem Monitoring noch mehrere Jahre folgen, bis die Sanierungsziele behördlich bestätigt werden.
Was kostet eine biologische In-situ-Sanierung im Vergleich?
Die biologische In-situ-Sanierung gehört zu den kosteneffizienteren Verfahren der Bodensanierung und Grundwassersanierung, insbesondere bei großflächigen Kontaminationen. Die Gesamtkosten liegen in der Regel deutlich unter denen einer Bodenaushubsanierung oder thermischer In-situ-Verfahren, weil keine aufwendige Infrastruktur für Aushub, Transport und Entsorgung erforderlich ist.
Die Kostentreiber bei der biologischen Sanierung sind:
- Voruntersuchung und Planung: Standortanalyse, Machbarkeitsstudie und Sanierungskonzept
- Installation: Bohrungen, Brunnenausbau und Injektionssysteme
- Betriebskosten: Substrate, Nährstoffe und deren regelmäßige Einbringung
- Monitoring: Regelmäßige Beprobung und Laboranalysen über den gesamten Sanierungszeitraum
- Anpassungsmaßnahmen: Nachsteuerung des Verfahrens bei unzureichendem Fortschritt
Im direkten Vergleich zur Pump-and-Treat-Methode kann die biologische Sanierung über die gesamte Laufzeit erheblich wirtschaftlicher sein, weil keine dauerhaft laufenden Pumpen, Wasseraufbereitungsanlagen und Energiekosten anfallen. Gegenüber dem Bodenaushub entfallen Kosten für Baggerarbeiten, Deponierung und Wiederverfüllung, die bei tiefliegenden Kontaminationen schnell in den sechsstelligen Bereich steigen können.
So unterstützt RiskCom bei der biologischen In-situ-Sanierung
Wir begleiten Unternehmen, Investoren und Behörden von der ersten Standortbewertung bis zur behördlich bestätigten Sanierung. Dabei setzen wir auf ein methodisch fundiertes Vorgehen, das die biologische Sanierung dort einsetzt, wo sie tatsächlich die wirtschaftlichste und wirksamste Lösung darstellt.
Unser Leistungsumfang im Bereich der biologischen In-situ-Sanierung umfasst:
- Standortuntersuchung und Machbarkeitsanalyse für die biologische Bodensanierung und Grundwassersanierung
- Entwicklung maßgeschneiderter Sanierungskonzepte mit Verfahrensauswahl und Kostenschätzung
- Planung und Durchführung der Substrateinbringung und Systeminstallation
- Kontinuierliches Monitoring und Erfolgskontrolle während der gesamten Sanierungsdauer
- Behördliche Begleitung und Dokumentation bis zur abschließenden Freigabe
- Einsatz unserer eigenentwickelten Software RIMPro© für eine präzise Risikobewertung und Projektkalkulation
Mit über 20 Jahren Erfahrung in der Altlastensanierung und Projekten auf mehreren Kontinenten bringen wir das Fachwissen mit, das komplexe Sanierungsvorhaben erfordern. Erfahren Sie mehr über unser Team und unsere Expertise oder nehmen Sie direkt Kontakt mit RiskCom auf, um Ihren Standort unverbindlich besprechen zu lassen.