In der Bodensanierung koennen bisher feinkoernige, mit hydrophoben Schadstoffen (PAK, IRKW) kontaminierte Bodenmaterialien nur unzureichend saniert werden. Zur Marktreife gelangten verschiedene in-situ und ex-situ Verfahren, vor allem leichtdurchlaessige Boeden wurden erfolgreich behandelt. Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Verfahrenskombination zur in-situ-/ex-situ Sanierung, wobei biologische Techniken mit physikalisch-chemischen kombiniert wurden. Ergaenzend dazu wurde Schall als mechanische Energiequelle zur verbesserten Schadstoffeliminierung untersucht. Die Ergebnisse aus den Laboruntersuchungen wurden im Rahmen eines Grossversuches ueberprueft. Folgende Erkenntnisse wurde gewonnen: - Es wurden in Screeningtests mehrere Tenside ausgewaehlt, die sich aufgrund der Solubilisierung der hydrophoben Schadstoffe und einer verzoegerten biologischen Abbaubarkeit fuer eine biologische Bodensanierung eigneten. - Der Einsatz von Schall als mechanische Energiequelle wurde ueberprueft. Die anfaenglichen positiven Effekte konnten bei Versuchsende nicht nachgewiesen werden, so dass von weiteren Untersuchungen zum Einsatz von Schall abgesehen wurde. - Es standen mehrere, real kontaminierte Boeden zur Verfuegung, die sich im Schadstoffinventar und der Bodenmatrix unterschieden. Nachdem die prinzipielle biologische Sanierbarkeit dieser Boeden festgestellt wurde, folgten Untersuchungen in Saeulen zu verschiedenen Verfahrensvarianten (zB offener-, geschlossener Prozesswasserkreislauf, max 20 Prozent Feuchte). Zusaetzlich wurde ein Bioreaktor entwickelt. Es stellte sich heraus, dass Sauerstoff der limitierende Faktor bei der biologischen Verwertung der Schadstoffe war. Ob ein Tensideinsatz (einmalige/mehrmalige Dosierung) den biologischen Abbauprozess unterstuetzt, ist abhaengig vom Bodentyp und dem Schadstoffalter. Die Ergebnisse zeigten, dass ein Tensideinsatz eher dann von Vorteil ist, wenn der Boden zu Beginn einer Untersuchung mit Tensid gespuelt werden konnte (offener-, geschlossener Kreislauf). Bei einer anschliessenden biologischen Nachbehandlung des Bodens sind Tenside nicht von Vorteil. Die geschlossene Verfahrensweise wurde in einem Pilotvorhaben (Reinigung von 110 Tonnen kontaminiertem Bodenmaterial) in einer Bodenbehandlungsanlage realisiert. Bei Versuchen mit dem Bioreaktor, in dem die fuer den biologischen Abbauprozess notwendigen Bedingungen optimal eingestellt werden konnten, erhoehte ein Tensideinsatz den biologischen Schadstoffabbau. Die Ergebnisse verdeutlichen die Komplexitaet des Themas. Die einzelnen Boeden mit ihrem unterschiedlichen Schadstoffinventar unterschieden sich sehr in der biologischen Abbaubarkeit der Kontaminanten. Ein Tensideinsatz ist nicht immer von Vorteil.
General Information: The problem of limited bioavailability is considered one of the major bottle necks for further progress in soil bioremediation technology Contaminants are believed to be bioavailable only when they are present in the aqueous solution. However, since many pollutants sorb to soil constituents or are dissolved in separate phase liquids, the bulk amounts appear to be unavailable to microorganisms. The proposed project endeavours to identify and characterise bacterial strategies of promoting bioavailability of hydrophobic pollutants and to evaluate the applicability of the microorganisms for in situ biotreatment. The project thus represents a completely new approach towards the improvement of bioremediation technology. In its experimental approach, the project will concentrate on the biodegradation of a major group of hydrophobic pollutants, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs). PAH degrading bacteria will be examined, which have been selected not only for their metabolic properties, but also for their ability to degrade PAHs provided in the sorbed or NAPL-dissolved state. Using a multidisciplinary approach, we will examine if such bacteria enhance hydrophobic substrate transfer (i) by means of the emulsifying properties of their cell surfaces and/or (ii) by adhesion to hydrophobic sorbent materials reducing the distance to the sorbed pollutant. The mass transfer-promoting properties of the bacteria will be examined at the physiological level and genetic level. The importance of bacterial characteristics beyond biochemical capacities, for the degradation of PAHs in soils and the implications for in situ bioremediation, will be evaluated. Such bacterial capabilities may be usable as an innovative biotechnology for maximising the bioavailability of hydrophobic pollutants, through carefully directed stimulation of indigenous bacteria or through inoculation with new strains from this project. The project partnership includes leading European laboratories experienced in the disciplines of biodegradation, bacterial genetics, bacterial physiology and soil microbial ecology. The level of industrial interest in this proposal is reflected by the involvement of an industrial partner from the bioremediation industry. During the course of the project the industrial partner will act as advisor for the research and development effort, to focus the project towards field relevance and as a liaison with end-users.