A) Problemstellung: Durch die Realisierung des Förderschwerpunktes 'Sickerwasserprognose (SiWaP)' hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine volkswirtschaftlich relevante Lücke bei der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung geschlossen. Für die Erarbeitung von praktikablen Methoden für eine quantifizierbare und justiziable Sickerwasserprognose hat der BMBF mit der Förderung von ca. 40 Einzel- und Verbundvorhaben und einer Gesamtzuwendung von ca. 11 Mio. Euro die Voraussetzung für eine praxisorientierte Bearbeitung der komplexen Sachmaterie 'Quellstärke' und 'Transportprognose' geschaffen. Die erforderliche interdisziplinäre Bearbeitung der Aufgabenstellung wird gewährleistet durch Forschergruppen aus den Fachbereichen Abfallwirtschaft, Hydrogeologie/Hydrologie, Bodenkunde, Mineralogie/Geochemie, Wasserchemie/Analytik, Baustoffforschung und Mathematik/Physik sowie durch die Beteiligung selbständiger Ingenieurbüros. Die Einrichtung einer zentralen Koordinationsstelle aller Vorhaben komplettiert die zielgerichtete Projektausrichtung. B) Handlungsbedarf: Die Resultate der konzentrierten Aktion sollen Basis für Verfahrensvorschläge sein, die für die kommende Novellierung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) genutzt werden sollen. C) Ziel des Vorhabens ist es, die von 40 Projektnehmern erzeugten großen Datensätze durch Aufbau und Verifizierung einer Datenbank in vorteilhafter Weise systemkompatibel aufzubereiten und potentiellen Anwendern aus u. a. Behörden und Ingenieurbüros einen Zugang zu ermöglichen. Die Datenbestände sollen u. a. Kennwerte generieren, die z.B. das Auslaugverhalten von ca. 70 Schadstoffen aus über 50 Materialien, deren Transportverhalten in der ungesättigten Bodenzone charakterisieren; ergänzt durch zusätzliche Erhebungen von Bodenparametern für einen Großteil der in Deutschland vorkommenden Verhältnisse.
Bei den bislang zur Untersuchung der Quellstärke und Auslaugdynamik verschiedener mineralischer Abfälle eingesetzten Methoden traten Probleme bei der Untersuchung feinkörniger bzw. sich verfestigender Materialien auf. Für diese Materialien wurde, aufbauend auf Untersuchungen an Rückständen aus der Rauchgasreinigung, eine Methode der Elution mittels Triaxialzellen systematisch für verschiedene Materialien überprüft. Zum Vergleich wurden Untersuchungen mittels Lysimeter, DEV S4-Elution sowie zum Teil auch Bodensättigungsextraktionen mit verschiedenen Materialien durchgeführt. Der Schwerpunkt lag auf für die Verwertung massenrelevanten Stoffen, wie HMV-Aschen, RC-Materialien und Boden. Des Weiteren wurden Steinkohlenflugaschen sowie vereinzelt auch Flotationswaschberge untersucht. Dazu wurden zunächst die Randbedingungen für die Triaxialzellenelution an die verschiedenen Materialien angepasst (Herstellung von Probenkörpern, hydraulischer Gradient, etc.). Der Schwerpunkt der Analytik lag bei den anorgenischen Parametern. Neben pH-Wert, Leitfähigkeit und Salzen wurden ausgewählte Metalle, DOC und teilweise auch AOX bzw. leicht freisetzbare Cyanide berücksichtigt. Die wesentlichen Ergebnisse der Untersuchungen lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:Das generelle Auslaugverhalten verschiedener Inhaltsstoffe ist mittels Triaxialzellenversuchen darstellbar. Im Gegensatz zur DEV S4-Elution sind mit der Triaxialzelle zu Beginn auftretende Konzentrationsspitzen abzubilden, sie können sich aber, verglichen mit den realitätsnäheren Lysimetern, in ihrer Höhe unterscheiden. Bei mittel- bis langfristiger Betrachtung sind die Eluatkonzentrationen der Triaxialzellen- und Lysimeteruntersuchungen vergleichbar, das heißt die Prognose der Zeiträume (gemessen als L/S) in denen vorgegebene Werte (z.B. Prüfwerte der BBodSchV) erreicht werden, ist analog den Lysimeterversuchen möglich. Auch bei gleichen Randbedingungen ist bei der Triaxialzellenmethode mit Streuungen in den Fließgeschwindigkeiten zu rechnen, die sich unterschiedlich stark auf die Eluatkonzentration (v. a. zu Beginn der Elution) auswirken können. Die Triaxialzellenmethode ist vor allem für feinkörngie und sich verfestigende Materialien einsetzbar, die mit anderen Verfahren, wie z.B. der ungesättigten Perkolation, nicht oder nur problematisch zu untersuchen sind.
Im Rahmen des Arbeitsschwerpunktes 'Quellstärke' des BMBF - Projektverbundes 'Sickerwasserprognose' wurden umweltgeochemische Experimente mit Müllverbrennungsaschen durchgeführt. In diesen Schlacken bilden sich mit der Zeit in Kontakt mit Wasser Sekundärminerale, die effektiv Schwermetalle einbinden können. Unbekannt war, wie schnell sich diese Minerale neu bilden, und ob man diesen Effekt nicht gleich durch Hinzufügen solcher Minerale zu den Deponaten von Anfang an erreichen kann. Verschiedene Experimente haben gezeigt, dass es zwar eine zeitliche Sukzession in der Mineralbildung gibt, dass aber die effektiven Minerale relativ schnell schon innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen 3-monatigen Zwischenlagerungsfrist entstehen, so dass diese Strategie nicht zur Verbesserung der Schlackequalität führt.