Beton ist ein unverzichtbarer Baustoff, ohne den es nicht gelingt, systemrelevante Bauwerke in tragfähiger und dauerhafter Art und Weise zu errichten. Bei der Herstellung von Zement als Bindemittel werden jedoch große Mengen thermischer Energie benötigt und prozessbedingt erhebliche Mengen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Der bisher maßgebliche verfolgte Ansatz, Zement anteilig durch Betonzusatzstoffe (z.B.Flugasche) auszutauschen, stößt jedoch aufgrund ihrer in Zukunft eher sinkenden Verfügbarkeit an seine Grenzen. Das Ziel dieses Forschungsantrags umfasst daher die Entwicklung eines neuartigen reaktiven Betonzusatzstoffs, der durch eine thermomechanische Aufbereitung aus rezykliertem Betonbruch gewonnen werden soll. Hierfür wird die gesamte Prozesskette von der Rohstoffverfügbarkeit über die prozesstechnischen Randbedingungen der Betonzusatzstoffherstellung im Labor sowie kurz- und langzeitige Bindemittel- und Betoneigenschaften, die Produkt- und Bauteilherstellung im Technikumsmaßstab bis hin zur Ökobilanzierung untersucht. Für die Betonherstellung streben wir einen reaktiven Betonzusatzstoff an, der Flugasche und andere Betonzusatzstoffe vollständig substituieren und ggf. übertreffen kann. Ziel ist ein k-Wert größer als 0,4. Bei Zement ist eine Hauptbestandteilreduktion des Klinkers von 35-50% Ziel des Forschungsprojektes. Hier soll ein CEM II/B und ein CEM II/C entwickelt werden.
Damit hoeherwertige oder beschraenkt verfuegbare Baustoffe eingespart und gleichzeitig Abfallstoffe wiederverwendet werden koennen, sollen geeignete Mischungen gefunden werden, in denen die Abfallstoffe entweder Mineralstoffersatz oder Bindemittelzusatz darstellen. Die Mischungsverhaeltnisse sind so zu waehlen, dass nicht nur die technischen Vorschriften erfuellt werden (mechanische Festigkeit, Frostsicherheit), sondern auch fuer moegliche Abnehmer der finanzielle Vorteil bei Einsatz der Abfallstoffe gegenueber Industrieprodukten deutlich wird. Nach Untersuchung der Ausgangsstoffe soll erreicht werden: 1. Bodenverbesserung: a) Loess und Braunkohlenflugasche, B) Loess und Huettensand; 2. Verfestigung von Abfallstoffen: a) Waschberge und Zement, b) Muellasche und Zement, c) Vorsiebmaterial und Zement; 3. Verfestigung von Abfallstoffen: a) Sand und Flugasche, b) Sand und Huettensand und Kalk, c) Vorsiebmaterial und Huettensand und Kalk.
Allgemeines und Nutzungsgeschichte Erste Untersuchungen – Schadenssituation Sanierungsmaßnahme zur Grundwassersicherung Grundwasserüberwachung und Hydrogeologie Hydrogeologie Belastungssituation Aktuelle Gefährdungsabschätzung Grundwasser Deponiegasproblematik Die „Deponie Wannsee“ befindet sich im südlichen Bereich der Wannseehalbinsel im Bezirk Steglitz-Zehlendorf im Südwesten von Berlin. Sie wurde im Jahre 1954 in ausgebeuteten Kies- und Sandgruben angelegt und bis 1982 von den Berliner Stadtreinigungsbetrieben (BSR) betrieben. Sowohl morphologisch als auch historisch lassen sich zwei ungleich große Flächen unterscheiden. Den nördlichen Deponiebereich bildet der etwa 13 ha große “Hirschberg” mit einer maximalen Höhe von rund 76 mNN, der in den fünfziger und sechziger Jahren aufgeschüttet wurde und den älteren Teil der Ablagerung darstellt. Im Südosten grenzt der ca. 39 ha große eigentliche Deponiebereich mit einer maximalen Höhe von 91 mNN an, der seit Anfang der siebziger Jahre entstand und an seiner höchsten Stelle ein fast ebenes, etwa 3 ha großes Deponieplateau besitzt. Die Gesamtfläche der Altablagerung beträgt ca. 52 ha. Während der Betriebszeit der Deponie wurde ein verdichtetes Abfallvolumen von ca. 11,7 Millionen m³ verbracht. Davon entfallen rund 3,05 Mio. m³ auf den alten Deponiebereich (Betriebszeit 1956–1967) sowie rund 8,7 Mio. m³ auf den neuen Deponieteil (Betriebszeit 1967–1980). Das Abfallinventar besteht zu ca. 44 % aus Haus- und Gewerbeabfällen, zu ca. 52 % aus Bodenaushub und Bauschutt sowie zu ca. 4 % aus Sonderabfällen wie Altölen und Flüssigschlämmen, die seit 1971 in 40 mit Lehm und Flugasche abgedichteten Becken, abgelagert wurden. Die Deponie Wannsee wurde nahezu vollständig mit einer etwa 0,5 m bis 2,5 m mächtigen Schicht aus unterschiedlichen Bodenmaterialien oder Bauschutt abgedeckt. Eine technische Basisabdichtung besteht aufgrund ihres Alters nicht. Die Ablagerungsbasis bildet der anstehende eiszeitliche Geschiebemergel mit seinen stauenden Eigenschaften, der jedoch nicht flächig ausgebildet ist und im Zuge des Kiesabbaus möglicherweise teilweise ausgedünnt oder ausgeräumt wurde. Für einen Deponiestandort nach heutigen Erkenntnissen wäre der unterlagernde Geschiebemergel unabhängig einer erforderlichen technischen Basissicherungen von vornherein zu geringmächtig gewesen. Die oberflächliche Abdeckung der Deponie Wannsee wurde Ende der achtziger Jahre im Wesentlichen abgeschlossen. Zeitgleich wurde ein Gasabsaugsystem ohne behördliche Veranlassung errichtet und in Betrieb genommen. Das entstehende Deponiegas wurde gefasst und zunächst in einem Blockheizkraftwerk auf dem damaligen Hahn-Meitner-Institut heute Helmholtz-Zentrum energetisch verwertet und zu Strom und Wärme umgewandelt. Seit 2000 wurde das Deponiegas nur noch thermisch verwertet, um zusammen mit Erdgas Wärme für das Helmholtz-Zentrum zu liefern. Hierzu bestand ein Nutzungsvertrag zwischen Vattenfall AG (vormals Bewag) und dem Grundstückseigentümer der Altablagerung, den Berliner Forsten. Die „Deponie Wannsee“ fällt aufgrund Ihres Alters und Betriebsendes nicht unter die Deponieverordnung. Sie gilt daher weder als Deponie noch als Altdeponie. Sie fällt als Altablagerung unter das Bundes-Bodenschutz-Gesetz (BBodSchG). Das Altablagerungsgelände wird gemäß § 2 Abs. 5 Nr. 1 BBodSchG als Altlast kategorisiert. Die von der Altablagerung ausgehenden Gefahren für die Schutzgüter Grundwasser, Boden, Mensch und Pflanze werden nach der Bundesbodenschutzverordnung (BBodSchV) durch die zuständige Senatsverwaltung für Umwelt bewertet. Seit 2004 sind die Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR) gemäß Berliner Betriebegesetz für die Umsetzung von Maßnahmen zur Erkundung sowie zur Sicherung und Sanierung der Altablagerung verantwortlich. Die Altablagerung wird heute als Wald genutzt. Eine forstwirtschaftliche Nutzung ist nicht oder nur eingeschränkt möglich. Die Altablagerung befindet sich in einem europäischen Vogelschutzgebiet. Die ersten Untersuchungen an der Altablagerung Wannsee Ende der achtziger Jahre des vorigen Jahrhunderts erfolgten ausschließlich unter dem Aspekt des Grundwasserschutzes. Diese belegten im Umfeld der „ehemaligen Deponie“ einen beginnenden Deponieeinfluss im oberen Grundwasserleiter. In den folgenden Jahren wurde eine Vielzahl von Grundwassermessstellen im Bereich der Altablagerung errichtet, die sowohl das auf dem Geschiebemergel abfließende Sickerwasser als auch die verschiedenen weiteren Grundwasserhorizonte erschlossen. Insbesondere die Sickerwassermessstellen zeigten ein für Hausmüll typisches Emissionsspektrum. Bei weiteren umfangreichen Untersuchungen stellte sich heraus, dass die Mächtigkeit und Beschaffenheit der in den achtziger Jahren aufgebrachten Deponieabdeckung teilweise nicht ausreichend war und als zu geringmächtig oder zu wasserdurchlässig bewertet wurde. Auf der Grundlage eines öffentlich-rechtlichen Vertrages mit den Berliner Stadtreinigungsbetrieben (2001, vor Änderung des Betriebegesetzes) zur nachträglichen Sicherung der Altablagerung wurde die ursprüngliche Deponieabdeckung auf den unzureichend abgedeckten Teilflächen (insgesamt ca. 22 ha) durch eine sogenannte Wasserhaushaltschicht (WHS) ersetzt (2002–2004). Diese besteht aus einer 1,4 m mächtigen Wasserspeicherschicht mit einer nutzbaren Feldkapazität nFK >17 % unter einer 0,3 m mächtigen Versickerungsschicht mit 5 bis 8 % organischen Anteilen. Im Zusammenwirken mit dem darauf angepflanzten Mischwald ist sie dazu angetan, einsickerndes Niederschlagswasser vorübergehend zu speichern und mit Hilfe des Bewuchses wieder zu verdunsten. Dadurch soll der Eintrag von Niederschlagswasser in die Deponie zur Aufrechterhaltung mikrobieller Umsetzungsprozesse auf im Mittel 50 mm/Jahr begrenzt werden und die Grundwasserneubildung reduziert werden. Die Wirksamkeit der Wasserhaushaltsschicht wurde 2014 gutachterlich bestätigt. Während der Baumaßnahme zur Errichtung der Wasserhaushaltsschicht und der anschließenden Bepflanzung und Anwuchspflege, die den BSR oblag, waren Teilbereiche der Altablagerung eingezäunt um eine Beschädigung durch Wildfraß ausschließen zu können. 2017 wurde das Gelände nach Sicherung der Gasfassungsbauwerke wieder in die Verantwortung der Berliner Forsten zur forstwirtschaftlichen Pflege übergeben. Die Kosten dieser Sanierungsmaßnahmen in Höhe von ca. 15 Mio. € einschließlich eines begleitenden Monitorings wurden vollständig von den Berliner Stadtreinigungsbetrieben (BSR) übernommen. Das begleitende Grundwassermonitoring orientierte sich zunächst an der Deponieverordnung und es wurden überwiegend Summenparameter gemessen. Die seit 2015 durchgeführte Anpassung des Monitorings an die Untersuchungsparameter der Altlastenbewertung ergab zusätzliche Fragestellungen hinsichtlich des Ausbaus und Zustandes der alten Messstellen und deren hydrogeologischer Zuordnung. Analytisch zeigte sich eine diffuse, deponiebürtige Beeinflussung des Schichten- und Grundwassers. Dabei treten insbesondere Schwermetalle sowie anorganische (hauptsächlich Bor, Chlorid, Cyanide und Ammonium) und organische Schadstoffe (hauptsächlich LHKW, Phenole und MKW) auf. Mit der Tiefe und der Entfernung zum Deponiekörper nehmen die Belastungen ab. Die höchsten Schadstoffbelastungen treten dabei im unmittelbaren Bereich der Altablagerung und im nahen Abstrom auf. Zur Einrichtung eines standortbezogenen Grundwassermonitorings war es erforderlich die bestehenden Grundwassermessstellen aufgrund ihres Alters auf Zustand, Funktionalität und Eignung hinsichtlich des Filterausbaues und der hydrogeologischen Zuordnung zu überprüfen. Es wurde eine Standortbewertung und Defizitanalyse (2019) durchgeführt. Neben der hydrogeologischen Aufarbeitung und Zuordnung der Messstellen wurden in Defizitbereichen zahlreiche neue Messstellen (2021) errichtet. Im Bereich der Altablagerung Wannsee sind drei Grundwasserleiter (GWL) vorhanden. Der obere Grundwasserleiter (Weichsel) ist als Schichtenwasser ausgebildet. Er wird als Schichtenwasser oder auch als „Sickerwasserhorizont“ angesprochen. Der unterlagernde, stauende Geschiebemergel ist im Bereich der Altablagerung Wannsee nahezu flächendeckend aber zum Teil sehr ausgedünnt vorhanden. Das Schichtenwasser ist stark abhängig vom Niederschlagsangebot. Aufgrund der zum südlich gelegenen Griebnitzsee hinabfallenden und auskeilenden Geschiebemergelschicht wird vornehmlich hier das Schichtenwasser angetroffen. Im Norden und Nordosten ist das Schichtenwasser aufgrund der Hochlage des Geschiebemergels eher nur temporär bei Starkregen anzutreffen. Durch das Auslaufen des Geschiebemergels im Süden besteht hier eine hydraulische Verbindung zum tieferen Grundwasserleiter (GWL 2). Die stellenweise Ausdünnung des Mergels und die auftretenden durchlässigeren Mergelsande verursachen örtlich hydraulische Verbindungen zum tiefer gelegenen Hauptgrundwasserleiter. Aufgrund lokaler toniger Zwischenlagen teilt sich dieser in einen GWL 2.1 und GWL 2.2 zwischen denen grundsätzlich eine hydraulische Verbindung besteht. Die Fließrichtung des Hauptgrundwasserleiters wird aufgrund der, die Wannseehalbinsel umgebenden Rinnenstrukturen, jeweils durch die vorgelagerten Vorfluter bestimmt. Im Bereich der Deponie Wannsee ist zentral eine von Nordwest nach Südost verlaufende Grundwasserscheide ausgebildet, die dafür verantwortlich ist, dass das Grundwasser im südlichen und südwestlichen Bereich und Umfeld der Altablagerung Wannsee in Richtung Griebnitzsee strömt. Im Norden und Nordwesten ist die Fließrichtung zur Havel gerichtet und der nordöstliche Bereich strömt Richtung Stölpchensee. Im Liegenden des GWL 2 folgen die bindigen Holsteintone, die den Grundwasserleiter GWL 3 aus elsterzeitlichen und miozänen Sedimenten bedecken. Diese stauenden Sedimente des Holstein Interglazials sind im Südwesten der Altablagerung Wannsee nur lückenhaft ausgebildet, so dass auch hier eine grundsätzliche hydraulische Verbindung besteht. Die Fließrichtung im GWL 3 weist eine nach Nordosten gerichtete Grundwasserströmung auf. Für das Grundwassermonitoring 2022 wurden insgesamt 61 Messstellen für die Stichtagsmessung berücksichtigt, eine analytische Probenahme erfolgte an 52 Grundwassermessstellen. Im Schichtenwasser zeigten sich die stärksten Belastungen mit Schwermetallen, insbesondere Blei, Kobalt, Nickel und Zink sowie Chlorid, Bor, Cyaniden und Phenolen. Vereinzelt wurden auch organische Schadstoffe wie Naphthalin, BTEX, LHKW und Ammonium nachgewiesen. Die Belastungen waren diffus verteilt und in der Höhe schwankend. Im Hauptgrundwasserleiter (GWL 2) nehmen die Belastungen durch Schwermetalle deutlich ab. Bei den organischen Parametern treten nur lokale Belastungen auf. Die betroffenen Messstellen liegen dabei im unmittelbaren nördlichen, nordwestlichen und südwestlichen Abstrom der Altablagerung Wannsee. Im entfernteren Abstrom liegen nur noch vereinzelt erhöhte Schadstoffgehalte vor, so dass sich die Schadstoffbelastungen auf das nahe Umfeld der Altablagerung Wannsee begrenzen. Der dritte Grundwasserleiter (GWL 3) stellt sich weitestgehend unbelastet dar. Nur sehr vereinzelt und lokal treten leichte Überschreitungen der GFS-Werte nach der LAWA (2016) auf. Insgesamt zeigt sich eine deponiebürtige Beeinflussung des Hauptgrundwasserleiters. Mit der Tiefe und der Entfernung zum Ablagerungskörper nehmen die Belastungen ab. Der am Standort vorhandene Geschiebemergel bietet durch Fehlstellen und Mächtigkeitsschwankungen keine ausreichende Barriere gegenüber vertikaler Versickerung des Schichtenwassers. Die höchsten Schadstoffbelastungen und meisten GFS-Überschreitungen weisen die im Bereich der Altablagerungen bzw. die in deren unmittelbaren Abstrom gelegenen Messstellen auf. Das Grundwassermonitoring 2023 bestätigt mit rückläufiger Tendenz das Belastungsniveau. Ein relevanter Schadstoffaustrag aus den Altablagerungen in den GWL 3 ist aufgrund nur sehr vereinzelt und nur lokal auftretender Belastungen aktuell nicht zu besorgen, ebenso wie eine Beeinträchtigung des angrenzenden Griebnitzsees. Eine Gefährdung der nächsten Wasserschutzgebiete kann aufgrund der relativ großen Entfernung von 3,7–4,1 km (Beelitzhof und Kleinmachnow) nach aktuellem Kenntnisstand ausgeschlossen werden. Eine Schadensausbreitung über das nahe Umfeld der Altablagerung hinaus oder eine Schadensfahnenbildung ist nicht gegeben. Das Grundwassermonitoring an der Altablagerung Wannsee wird ab 2025 in einem zweijährigen Abstand durchgeführt. Mit der Beendigung des Nutzungsvertrages zwischen den Berliner Forsten und Vattenfall 2015 war vorgesehen die Deponiegasfassung per Anordnung an die BSR zu übertragen. In den vorab errichteten Bodenluftmessstellen wurden hohe Methangehalte festgestellt. Auch konnten insbesondere im Bereich des Hirschberges und in weiteren Teilbereichen der Deponie, in denen keine Wasserhaushaltschicht aufgetragen wurde, örtliche Methangasaustritte an der Oberfläche nachgewiesen werden. Es zeigte sich, dass das durchgeführte Absaugregime der Vattenfall AG prioritär wirtschaftlich verwertungsorientiert war und den bodenschutzrechtlichen Sicherungsaspekten nicht gerecht wurde. Mit der Übernahme der Verantwortlichkeit der Deponiegasfassung durch die BSR 2015 stand unter Berücksichtigung der bodenschutzrechtlichen Aspekte neben der umweltgerechten Entsorgung des Deponiegases insbesondere die flächendeckende Standortsicherung und die Abwendung von Gefahren im Vordergrund. Die ersten Systemprüfungen zeigten, dass der damalige Systemzustand und das durchgeführte Absaugregime nicht ausreichten, um Gefährdungen von Schutzgütern flächendeckend und nachhaltig zu verhindern. Vielmehr bestand bei Systemübernahme aufgrund der hohen Methangehalte in den oberflächennahen Bodenschichten eine latente Gefährdung und Schädigung der Vegetation, insbesondere auch der Wasserhaushaltsschicht. Zudem bestand eine Gefährdung durch das Eindringen von Deponiegasen in Schächten sowie durch das Austreten des Gases über die Geländeoberkante in ungünstigen Geländelagen, was insgesamt eine Klimaschädigung begünstigte. Da die erforderlichen Systemunterlagen des bereits 1986 installierten Absaugsystems mit 121 Saugbrunnen, 13 Gassammelschächten und sechs Sammelleitungen zur Verdichterstation nicht mehr vorhanden waren, waren umfangreiche Arbeiten zur Systemanalyse erforderlich. Eine ganzjährige Gasfassung ohne eine Fackelanlage war aufgrund der beschränkten Gasabnahme von Vattenfall nicht möglich, die bestehende Verdichteranlage war veraltet und überdimensioniert. Da auch die Sicherheitsanforderungen für einen erforderlichen Dauerbetrieb nicht ausreichend waren, wurde 2017 eine Containeranlage mit Fackel nach Genehmigungsverfahren installiert und in Betrieb genommen. Hierzu wurden die Sammelstränge zur Fackelanlage umgeleitet und die Gasdruckleitung zum Helmholtz-Zentrum umverlegt. Neben der Beseitigung der zahlreichen Sicherheitsmängel an technischen Elementen wie Gassammelstationen, Rohrleitungsanschlüssen, Abdeckungen, Verschlüssen und Schiebern wurden die Kondensatpumpen erneuert und der sogenannte Vattenfallbunker gastechnisch gesichert. Im Zuge weiterführender Systembegutachtung war festzustellen, dass sich aufgrund von Setzungen in zahlreichen Leitungsabschnitten Wassersäcke gebildet hatten, die eine Besaugung der angeschlossenen Gasbrunnen aufgrund eines zum Teil vollständigen Leitungsverschlusses unmöglich machten. Die Beseitigung dieser Wassersäcke (2018) in den Leitungssträngen war nur in einigen Bereichen möglich, da bedingt durch die Wasserhaushaltsschicht deren Tiefenlage eine unverhältnismäßig ausgedehnte Aufgrabung erfordert hätte. So waren einige Leitungsstränge nur bedingt zu besaugen. Die Erkenntnis über das Vorhandensein von Gutgas (> 25 Vol.% Methan) und Schlechtgas (< 25 Vol.% Methan) im Ablagerungskörper und das Erfordernis der getrennten Fassung dieser Gase für eine langfristige, flächendeckende Gasfassung machten 2019 die Inbetriebnahme einer Schwachgasfackel mit zwei Verdichtern erforderlich. Hiermit ist die Erfassung und Separierung von Gut- und Schlechtgasströmen möglich, die getrennt der Fackelanlage bzw. der Verwertung dem Helmholtz-Zentrum zugeführt werden können. Trotz der genannten umfangreichen Maßnahmen konnten wesentliche Teilbereiche der Altablagerung nicht mehr in die Besaugung einbezogen werden, da die Brunnen oder Sammelleitungen nicht mehr aktiviert werden konnten. Da sich diese Bereiche ausschließlich in Deponiebereichen mit einer weiterhin hohen Gasproduktion und überwiegend in Bereichen der überdeckenden Wasserhaushaltsschicht befinden, waren 2023/24 weitere Maßnahmen zur Ertüchtigung des Gasfassungssystems an der Altablagerung Wannsee erforderlich. Wesentlicher Bestandteil der Ertüchtigung waren die Neuerrichtung von 14 Gasbrunnen, die Neuverlegung von zwei Gassammelsträngen, eine neue Kondensatfassung sowie die Beseitigung der Kondensateinstaus in den Leitungssträngen. Ferner erfolgte aus sicherheitstechnischen Gründen der Umbau von Regulierungsschächten. Die Baumaßnahmen zur Systemertüchtigung erfolgten unter strengen Auflagen des Naturschutzes außerhalb der Brutzeiten. Bei den Eingriffen in Bereichen der Wasserhaushaltsschicht waren Rodungsarbeiten erforderlich. Neben der Wiederherstellung der WHS erfolgte eine Neuanpflanzung nach ökologischen und naturschutzrechtlichen Vorgaben. Ziel der Ertüchtigung ist bislang nicht erreichbare Bereiche aktiver Deponiegasbildung zu erschließen, an das Gasfassungssystem anzuschließen und dadurch insgesamt die Besaugung gasaktiver Flächenanteile deutlich zu steigern. Das übergeordnete Ziel der Gasfassung ist weiterhin neben der Gefahrensicherung die unterstützte Umsetzung der organischen Bestandteile und Stabilisierung der Altablagerung. Die Ertüchtigungsmaßnahmen wurden erfolgreich abgeschlossen. Die Absaugung des Deponiegases wird optimiert gesteuert fortgesetzt. Eine Begehung der Altablagerung ist unter ausschließlicher Benutzung des Wegesystems uneingeschränkt möglich und zulässig und sie steht somit weiterhin unbedenklich als Naherholungsgebiet zur Verfügung. Die Kosten für die erforderlichen Ertüchtigungsmaßnahmen an der Deponiegasfassung 2018/19 (Fackel und Leitungsumverlegung) und 2023/24 (Neubau von Gasbrunnen, Gassammelleitungen, Kondensatstation sowie ökologische und ingenieurtechnische Begleitung) belaufen sich derzeit auf insgesamt 3.394.000 Euro. Die Betriebskosten sind hierbei nicht eingerechnet. Die 2. Ertüchtigungsmaßnahme wurde von der Bundesgesellschaft ZUG als Klima- und Umweltschutzmaßnahme gefördert. Im Jahr 2024 wurden knapp 325.000 m³ Deponiegas zur Verwertung an BEW geliefert, dies entspricht ca. 19 % Auslastung. Dabei betrug die mittlere Methankonzentration 30,57 Vol.-%. Der Methanaustrag lag somit bei rund 99.320 m³. Über die Fackel wurden sowohl das Schwachgas als auch bei Nichtabnahme durch BEW das Gutgas entsorgt. Der Gesamtmethanaustrag über die Fackel betrug im Jahr 2024 602.244 m³.
Lake Runstedt, around 30 km west of Leipzig, is a post-mining lake created by the flooding of the former Großkayna open-cast mine. After the end of the lignite mining, the pit was partially filled with industrial waste and fly ash for several decades. With high concentrations of ammonium in the sediment, oxygen consumption due to nitrification of ammonium released into the lake is a major challenge to the lake’s water quality. To ensure the oxygen supply in the hypolimnion (i.e. the bottom lake layer that is not affected by wind mixing) in summer, three aerators are operated in the lake by the Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft (LMBV). In 2023, the Freiberg University of Mining and Technology was commissioned by the BGR to carry out three measurement campaigns (end of July/beginning of August, mid-September, mid-October) on the lake using an autonomous surface vehicle (here: a catamaran-shaped robotic device) to assess the spatial effects of the aeration on lake water quality. The data set provided contains the collected three-dimensional data of water temperature, oxygen content, pH, electrical conductivity, turbidity and chlorophyll. In addition, laboratory analyses of water samples obtained with a Ruttner sampler are included. The data reflect the conditions before and after operation of the aerators. Detailed explanations can be found in the publication “Spatial heterogeneity of dissolved oxygen and sediment fluxes revealed by autonomous robotic lakewater profiling” (2025) by Röder et al. in the journal Limnology and Oceanography (http://doi.org/10.1002/lno.70174).
Die Untersuchungsgebiete liegen in den alpinen bis nivalen Höhenstufen der Nördlichen Kalkalpen. Dort existieren auf verkarsteten Kalken (CaCO3-Gehalte größer 96 Prozent) unterschiedliche Entwicklungsstufen der humusreichen Rendzina (A-C-bzw. O-C Profile) sowie verbraunte und braune Bodentypen (A-B-C-Profile). Alle Böden, besonders die braunen Varianten, weisen allochthone Glimmer, Silikate und Schwerminerale auf. So wird der Einfluß von Flugstäuben auf die Solumbildung evident. Aus diesem Sachverhalt resultieren als Forschungsschwerpunkte die rezente Flugstaubdynamik und die dadurch beeinflußte Bodengenese auf Kalkstein. Im Rahmen des geplanten Projekts ergeben sich folgende Kernfragen: 1. Wie sind die Flugstäube durch die beeinflußten Böden in den einzelnen Höhenstufen verbreitet? Welche Geofaktoren steuern die räumliche Verteilung? 2. Wieviel Flugstaub wird rezent (Größenordnung, (mm/a) eingetragen? Welche Hauptliefergebiete gibt es? Wie korrelieren Staubmenge und Solummächtigkeit? 3. Wie verändern die Stäube die Böden? Welchen Anteil haben autochthone Terrae fuscae, allochthone Braunerden und Mischformen? Welche Divergenzen und Konvergenzen der Bodenbildung gibt es in den einzelnen Untersuchungsgebieten? Gibt es Anhaltspunkte für mögliche Bildungszeiträume eine Alterseinstufung der Böden?
Im Fachgebiet Abfalltechnik steht eine Technikumsverbrennungsanlage (TVA), die Speziell für die Energie-, Massen- und Schadstoffbilanzierung von Verbrennungsversuchen entwickelt und in den letzten Jahren mehrfach modifiziert wurde. Die Energie- und Massenbilanzierung wird seit Jahren erfolgreich genutzt. Im Rahmen dieses Projektes konnte als erstes die Qualität der Schadstoffbilanzierung mit Hilfe der in dieser Untersuchung durchgeführten Verbrennungsversuche am Beispiel Chlor gezeigt werden. Dazu wurden Verbrennungsversuche an der TVA durchgeführt, bei denen Holz/PVC-Mischungen und Holz/NaCl-Mischungen, die bis zu 6 Ma-Prozent Chlor enthielten, eingesetzt wurden. Um die Widerfindungsraten von Chlor bei den Verbrennungsversuchen in der TVA zu bestimmen und um zusätzlich Aussagen über den Transfer des Chlors in die verschiedenen Fraktionen machen zu können, wurden die Chloranteile in den einzelnen Fraktionen Rauchgas, Asche und Flugstaub ermittelt. Die HCI-Konzentrationen im Rauchgas wurden mit dem OPSIS-Messsystem analytisch bestimmt. Die Staub- und Aschegehalte wurden ermittelt und der Flugstaub und die Asche auf ihre Chlorgehalte untersucht. In den drei Fraktionen Rauchgas, Asche und Flugstaub konnten 95,1 bis 101,7 Prozent des eingesetzten Chlors wieder gefunden werden. Es wurden bei den Holz/PVC-Mischungen 82 bis 85 Prozent des Chlors im Rauchgas, 11 bis 14 Prozent in der Asche und etwa 1,4 Prozent im Flugstaub ermittelt. Bei anschließenden Vergleichen zeigten diese Transferkoeffizienten eine gute Übereinstimmung mit hochgerechneten Transferkoeffizienten aus Laboruntersuchungen von Schirmer (2005). Damit wurde gezeigt, dass die Veränderungen und Umbauten an der TVA in den letzten Jahren zu einer Verbesserung der Schadstoffbilanzierung geführt haben und diese dadurch erfolgreich durchgeführt werden kann. Damit ist die TVA für weitere Schadstoffermittlungen von unbekannten Ersatzbrennstoffen gut geeignet. Neben der Ermittlung von Ersatzbrennstoffen wurde die TVA in jüngster Zeit auch für die Bestimmung der Chlorfreisetzung ins Rauchgas eingesetzt: die kontinuierliche Erfassung der Schadstoffkonzentrationen im Rauchgas mit dem Messsystem OPSIS ermöglicht die zeitliche Schadstofffreisetzung ins Rauchgas zu bewerten, da aufgrund der semikontinuierlichen Brennstoffzugabe charakteristische Konzentrationsverläufe gewonnen werden.
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