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Behandlung von kontaminiertem Sickerwasser

Bergbauwässer reinigen

Jahrzehnte nach Beendigung des Bergbaus im Freiberger Revier hinterlässt dieser noch Spuren in der Umwelt. Mit Schadstoffen belastete Sickerwässer fließen aus Berge- oder Spülhalden bis heute in die Freiberger Mulde und andere Gewässer. Im Projekt MindMontan hat ein Team des Instituts für Biowissenschaften der TU Bergakademie Freiberg gemeinsam mit der G.E.O.S Ingenieurgesellschaft und dem Förderverein Montanregion Erzgebirge eine Lösung entwickelt, die künftig weltweit zum Einsatz kommen könnte.

Professorin Sabrina Hedrich zeigt eine Probe der eingesetzten Mikroben zur selektiven Ablösung der Schadstoffe.
Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg

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An der Spülhalde Hammerberg am östlichen Stadtrand von Freiberg ist seit Juli 2024 die Pilotanlage für ein neuartiges Wasserbehandlungsverfahren in 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.“

In drei Stufen zu sauberem Wasser

Die Anlage selbst sieht unspektakulär aus: Von Speicherbehältern aus 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.

An der Spülhalde Hammerberg am östlichen Stadtrand von Freiberg ist seit Juli 2024 die Pilotanlage für ein neuartiges Wasserbehandlungsverfahren in Betrieb. Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg

Ergebnisse und Einsatzmöglichkeiten

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 Kilometer 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.“

Das Projekt MindMontan  

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

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Partner 

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




Unterstützer des Projekts

Saxonia Standortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft, Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landschaft und Geologie, Landkreis Mittelsachsen, Landesdirektion Sachsen sowie Meyer Burger.

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