Die Anlage für ein neuartiges Wasserbehandlungsverfahren, die das wissenschaftliche Team gemeinsam mit der G.E.O.S Ingenieurgesellschaft mbH und dem Förderverein Montanregion Erzgebirge e.V. entwickelt hat, könnte künftig weltweit zum Einsatz kommen. An der Spülhalde Hammerberg am östlichen Stadtrand von Freiberg ist sie seit Juli 2024 fin Betrieb. In mehreren Stufen reinigt sie das kontaminierte Sickerwasser durch eine Kombination (mikro-)biologischer und chemischer Verfahren. Nur für die Pumpen braucht sie Strom, der vor Ort mit Hilfe einer kleinen Photovoltaikanlage samt Batteriespeicher bereitgestellt wird. Die Behandlung selbst erfolgt passiv und benötigt kaum Wartung.

„Die Sickerwässer, mit denen wir hier arbeiten, sind auch mehr als 50 Jahre nach der Stilllegung der Spülhalde noch stark durch Aluminium, Cadmium, Zink, Mangan und weitere Metalle kontaminiert“, erklärt Projektleiterin Prof. Sabrina Hedrich, Professorin für Mikrobiologie und Biohydrometallurgie an der TU Bergakademie Freiberg. „Außerdem sind sie durch niedrige pH-Werte und hohe Sulfatkonzentrationen belastet. Auch wenn für Menschen keine Gefahr besteht, müssen wir dringend Lösungen finden, um die Belastung für die Natur zu minimieren.“

Dreistufige Reinigung des Wassers

Aus den Speicherbehältern der Pilotanlage fließt das Wasser durch die kaskadenartig aufgebaute Behandlungsanlage, wo es Schritt für Schritt gereinigt wird. In der ersten Behandlungsstufe wird der pH-Wert des sauren Wassers mit Hilfe eines Kalksteinfilters von zirka 4,9 auf neutrale pH-Werte zwischen 6,5 und 7,0 angehoben. Dabei fällt auch das im Wasser gelöste Aluminium als Aluminiumhydroxid aus und kann aufgefangen werden.

Die zweite Behandlungsstufe ist ein sogenannter Bioreaktor, in dem sich eine Mischung aus Kalkstein, Holzchips, Stroh und Kompost befindet – der sogenannte Biomix. Er bietet beste Lebensbedingungen für Bakterien, die aus dem Sulfat des Sickerwassers Hydrogensulfid produzieren. Dieses sorgt wiederum dafür, dass die enthaltenen Metalle als Metallsulfide ausgefällt und im Biomix zurückgehalten werden. Die dritte und letzte Stufe ist ein Pflanzenbecken, das als natürliche Kläranlage restliche Schadstoffe und Schwebstoffe aus dem Wasser filtert.

Ergebnisse: weltweiter Einsatz vorstellbar

Das Projekt MindMontan läuft Ende dieses Jahres aus. Die Ergebnisse, die das Forschungsteam im Laufe der letzten Monate erzielte, sind vielversprechend.

„Wir konnten zeigen, dass unser Verfahren in der Lage ist, Schadstoffe effizient aus dem Wasser zu entfernen“, sagt Prof. Sabrina Hedrich. „Zudem ist es kostengünstig und lässt sich später auch als Großanlage natürlich in Sanierungslandschaften integrieren. Das macht es nicht nur für unsere Region, sondern auch für Bergbaulandschaften weltweit interessant.“

Laut EU-Wasserrahmenrichtlinie sollen bis 2027 alle europäischen Gewässer einen guten ökologischen und chemischen Zustand erreicht haben. Das im MindMontan-Projekt entwickelte Verfahren kann dazu beitragen.

„Allein in Sachsen verfehlen über 1300 Km an Bächen und Flüssen den guten Zustand aufgrund der bergbaubedingten und teilweise sehr hohen Metallbelastungen, die vom Entstehungsort flussabwärts weitertransportiert werden. Besonders betroffen sind die Einzugsgebiete der Freiberger und Zwickauer Mulde“, erklärt Christine Stevens, Referentin für Gewässerschutz vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. „Kostengünstige und langfristig nachhaltige Lösungen, wie die im Projekt MindMontan entwickelten naturbasierten, passiven Wasserbehandlungstechnologien sind dringend erforderlich. So können die Umweltauswirkungen des hiesigen historischen und potenziellen neuen Bergbaus minimiert werden.“

Zum Projekt MindMontan

Laufzeit: 01.05.2023 bis 31.12.2025
Gefördert durch das Bundesministerium Forschung, Technologie und Raumfahrt im Programm „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“

Partner: TU Bergakademie Freiberg, Institut für Biowissenschaften, Arbeitsgruppe Mikrobiologie und Biohydrometallurgie
G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH
Förderverein Montanregion Erzgebirge e.V.

Unterstützer des Projekts: Saxonia Standortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft mbH, Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landschaft und Geologie, Landkreis Mittelsachsen, Landesdirektion Sachsen sowie Meyer Burger GmbH
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Wissenschaftliche Ansprechpartner:
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Biowissenschaften
Prof. Sabrina Hedrich
E-Mail: sabrina.hedrich@bio.tu-freiberg.de
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