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Flugstaubeintrag und seine Wirkung auf die Bodenbildung im waldfreien Karst der Nördlichen Kalkalpen

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?

Gehalte von Chlor, PCDD/PCDF und dl-PCB in Aschen aus privater Holzfeuerung (Kleinfeuerungsanlagen) und mittelgroßen Biomassefeuerungsanlagen

PCDD/Fs und dioxinähnliche PCBs (dl-PCBs) zählen zu den persistenten organischen Schadstoffen (POPs) und werden in der EU durch die POP- Verordnung geregelt. Aufgrund ähnlicher toxikologischer Eigenschaften gelten  für beide Stoffgruppen gemeinsame Grenzwerte, die 2019 deutlich verschärft wurden. Dieser Bericht liefert Daten aus Deutschland zu deren Vorkommen in Aschen aus Kleinfeuerungsanlagen und Biomasseanlagen. Die Ergebnisse zeigen: Grobasche ist meist gering belastet, während Flugasche höhere, jedoch  meist unkritische Werte aufweist. Erhöhte Belastungen treten vor allem bei der  Verbrennung von behandeltem Holz auf. Eine weitere Absenkung der Grenzwerte erscheint möglich, wenn ausschließlich unbehandeltes Holz eingesetzt und die Brennstoffkontrolle verbessert wird.

Mineralische Ersatzbaustoffe Mineralische Abfälle Ersatzbaustoffverordnung Güteüberwachung Einbau mineralischer Ersatzbaustoffe LAGA-Vollzugshinweise Leitfaden Mineralische Abfälle Zuständige Behörden

Mineralische Abfälle bestehen hauptsächlich aus mineralischen Bestandteilen wie Stein, Sand oder Lehm und enthalten einen geringen Anteil an organischen Stoffen. Sie entstehen in der Regel bei Sanierungs-, Abbruch- und Neubauprojekten und fallen daher in die Kategorie der sogenannten Bau- und Abbruchabfälle. Darüber hinaus werden auch industrielle und prozessbedingte Abfälle wie Asche (aus der Hausmüllverbrennung) und Schlacke (aus Stahlwerken) zu den mineralischen Abfällen gezählt. Die Rückführung dieser Abfälle als sekundäre Rohstoffe in den Wirtschaftskreislauf birgt ein beträchtliches Potenzial für den Schutz von Ressourcen. Mit der "Ersatzbaustoffverordnung" (kurz: ErsatzbaustoffV) Erstmals werden einheitliche Anforderungen an die Herstellung und Verwendung von mineralischen Abfällen in technischen Bauwerken geregelt. Ein zentraler Begriff in dieser Verordnung ist der "mineralische Ersatzbaustoff". Dieser bezeichnet einen Baustoff, der entweder aus mineralischen Abfällen hergestellt wird oder als Nebenprodukt anfällt und für den Einsatz in technischen Bauwerken geeignet und vorgesehen ist. Die Verordnung unterscheidet verschiedene Materialarten und -klassen z.B. Recyclingbaustoffe (RC), Hausmüllverbrennungsaschen und Rückstände aus industriellen Prozessen (wie Hochofen- und Stahlwerksschlacke oder Flugaschen aus Verbrennungsprozessen). Einige mineralische Ersatzbaustoffe werden zusätzlich anhand umweltrelevanter Parameter in Materialklassen,  beispielsweise RC-1, RC-2, RC-3, unterteilt. Es ist wichtig zu beachten, dass die Verordnung bestimmte Anforderungen für den Einsatz der mineralischen Ersatzbaustoffe in technischen Bauwerken festlegt. Daneben gelten bautechnische Anforderungen oder Eigenschaften  aus den einschlägigen Normen oder Richtlinien für das jeweilige Bauwerk. Bei der Herstellung von mineralischen Ersatzbaustoffen besteht die Verpflichtung zur regelmäßigen Güteüberwachung der Aufbereitungsanlage. Diese besteht aus dem Eignungsnachweis (EgN), der Werkseigenen Produktionskontrolle (WPK) und der Fremdüberwachung (FÜ). Vor der regelmäßigen Güteüberwachung muss zunächst ein Eignungsnachweis (EgN) erbracht werden. Der EgN beinhaltet eine Erstprüfung und eine Betriebsbeurteilung. Die Erstprüfung umfasst die erstmalige analytische Untersuchung des hergestellten mineralischen Ersatzbaustoffes. Bei der Betriebsbeurteilung erfolgt eine Überprüfung der technischen Anlagenkomponenten, der Betriebsorganisation und der personellen Ausstattung der Aufbereitungsanlage. Mit dem Eignungsnachweis wird nachgewiesen, dass die Voraussetzungen für die Herstellung eines bestimmten mineralischen Ersatzbaustoffes erfüllt sind. Die Werkseigene Produktionskontrolle (WPK) wird vom Betreiber der Aufbereitungsanlage gemäß festgelegter Prüfintervalle durchgeführt, um die Qualität der hergestellten mineralischen Ersatzbaustoffe zu überprüfen. Dabei werden Proben entnommen und anhand spezifischer Parameter analysiert. Die Fremdüberwachung (FÜ) wird von einer externen Stelle durchgeführt, die auch die Probenahme vor Ort durchführt. Bei Aufbereitungsanlagen, in denen Recycling-Baustoffe hergestellt werden, müssen bei jeder zweiten Fremdüberwachung zusätzliche Materialwertuntersuchungen durchgeführt werden. Im Rahmen der Fremdüberwachung erfolgt auch eine Bewertung der Werkseigenen Produktionskontrolle. Am Ende der Fremdüberwachung wird ein Prüfzeugnis ausgestellt. Die Prüfungen im Rahmen des Eignungsnachweises (EgN) und der Fremdüberwachung (FÜ) dürfen nur von sogenannten „ Überwachungsstellen “ durchgeführt werden. Dies sind entweder Anerkannte Prüfstellen, die nach RAP Stra 15 für die Fachgebiete D ( Gesteinskörnungen ) oder I ( Baustoffgemische für Schichten ohne Bindemittel und für den Erdbau ) anerkannt oder gemäß DIN EN ISO DIN EN ISO 17065 „ Konformitätsbewertung - Anforderungen an Stellen, die Produkte, Prozesse und Dienstleistungen zertifizieren “ zertifiziert sind. Die erforderlichen Aufgaben der Überwachungsstellen werden durch RAP-Stra-Prüfstellen durchgeführt. Die Listen anerkannter Prüfstellen, die bundesweit tätig werden können, sind auf der Internetseite des Fernstraßen-Bundesamtes (FBA) veröffentlicht. Dort ist auch eine Liste der in Sachsen-Anhalt anerkannten Rap Stra Prüfstellen abrufbar. Die zulässigen Verwendungsmöglichkeiten von mineralischen Ersatzbaustoffen hängen von der Einbauweise, den Materialeigenschaften und den Eigenschaften der Grundwasser-Deckschicht ab. Die spezifischen Anforderungen ergeben sich aus den Anlagen und Einbautabellen der ErsatzbaustoffV. Im Grundsatz steht der Schutz des Grundwassers im Fokus. Dies bedeutet, dass je nach hydrologischer Situation (Abstand des Wassers zum Grundwasser, Wasserschutzgebiete) und geologischer Beschaffenheit (Bodenart) bestimmte mineralische Ersatzbaustoffe verwendet werden dürfen. Ein wesentlicher Faktor für die Bewertung der hydrologischen Situation ist der Abstand des Grundwassers zum mineralischen Ersatzbaustoff, auch als grundwasserfreie Sickerstrecke bezeichnet. Der einzuhaltende Grundwasserabstand hängt von der Materialqualität ab und wird als "günstig" oder "ungünstig" eingestuft. Zusätzlich wird ein Sicherheitszuschlag von 0,50 Metern berücksichtigt. Die geologische Situation wird anhand der Bodenart bestimmt, die unterhalb des Einsatzes des jeweiligen mineralischen Ersatzbaustoffs vorhanden ist. Die Unterteilung erfolgt in Sand, Lehm, Schluff und Ton. Die hydrologischen und geologischen Eigenschaften werden als Grundwasser-Deckschicht zusammengefasst und bilden somit ein entscheidendes Kriterium für die Zulässigkeit der Verwendung von mineralischen Ersatzbaustoffen. Für jede Materialart und Materialklasse sind entsprechend der Grundwasser-Deckschicht bestimmte Einbauweisen zugelassen. Die entsprechenden zugelassenen Einbauweisen sind in den Einbautabellen festgelegt. Die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) hat einen Fragen-Antworten-Katalog veröffentlicht, der Hinweise und Informationen zur ErsatzbaustoffV enthält. Dieses Dokument richtet sich sowohl an Behörden als auch an Anwender und bietet zusätzliche Informationen zum Anwendungsbereich und zu Begriffsbestimmungen. Es werden auch allgemeine Anforderungen an die Güteüberwachung erläutert und Fragen zur Probenahme und Analytik beantwortet. Das Dokument kann auf den Seiten der LAGA abgerufen werden: FAQ ErsatzbaustoffV Der " Leitfaden zur Wiederverwendung und Verwertung von mineralischen Abfällen in Sachsen-Anhalt " ist ein umfassender Leitfaden aus verschiedenen Modulen und Richtlinien für den nachhaltigen Umgang mit mineralischen Abfällen. Der Leitfaden ist eine gemeinsame Initiative des Ministeriums für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt, der Umweltvereinigung Mitteldeutsches Kompetenznetzwerk Kreislaufwirtschaft e.V., der Industrie- und Handelskammern Sachsen-Anhalt und des Bauindustrieverbands Ost e.V.. Bisher hat der Leitfaden die wesentlichen Rahmenbedingungen für die Verwertung von mineralischen Abfällen in Sachsen-Anhalt festgelegt. Mit der Einführung der ErsatzbaustoffV werden nun bundesweit einheitliche Vorschriften in Form einer Rechtsverordnung für die Herstellung und Verwendung mineralischer Ersatzbaustoffe in technischen Bauwerken festgelegt. Dies bedeutet, dass die Module "Regelungen für stoffliche Verwertung von mineralischen Abfällen (RsVminA)" und "Einsatz von mineralischen Abfällen als qualitätsgesicherte Recycling-Baustoffe in technischen Bauwerken (E RC ST)" grundsätzlich keine Anwendung mehr finden. Allerdings können mineralische Abfälle auf Grundlage der RsVminA weiterhin eingestuft und verwendet werden, basierend auf Übergangsvorschriften oder bestehenden Altzulassungen. Die genaue Vorgehensweise sollte jedoch mit der zuständigen Behörde abgestimmt werden. Mit Inkrafttreten der Ersatzbaustoffverordnung sind neue analytische Anforderungen zur Bewertung mineralischer Abfälle für den Einsatz in technischen Bauwerken zu erfüllen. Aufgrund der fehlenden Erfahrungswerte und insbesondere zur Einschätzung unterschiedlicher Untersuchungsergebnisse wurden Vergleichsuntersuchungen durchgeführt. Das neueste Modul „ Vergleichsuntersuchungen auf Grundlage der RsVminA und ErsatzbaustoffV “ untersucht die sich verändernden Materialeinstufungen für ausgewählte Ersatzbaustoffe. Dokumente des Leitfadens: Vergleichsuntersuchungen auf der Grundlage der RsVminA und ErsatzbaustoffV (pdf 3 MB) Regelungen für die stoffliche Verwertung von mineralischen Abfällen (pdf 3 MB) Wiederverwendung, Verwertung und Beseitigung von Ausbauasphalt (WVB Asphalt) Anregungen zum Leitfaden können an die Kontaktadresse recyclingbaustoff(at)mwu.sachsen-anhalt.de gesendet werden. In Sachsen-Anhalt sind die Abfallbehörden die zuständigen Vollzugsbehörden und Ansprechpartner für die Umsetzung der ErsatzbaustoffV. Grundsätzlich sind die Landkreise und kreisfreien Städte als untere Abfallbehörde zuständig. Für Aufbereitungsanlagen, die der Verfahrensart G gemäß 4. BImSchV zuzuordnen sind, ist das Landesverwaltungsamt als obere Abfallbehörde zuständig.

Nasse Rauchgasreinigung

Phasen- und Reaktionsgleichgewichte bei der nassen Rauchgasreinigung wurden experimentell und theoretisch untersucht.

Possibilities for Heavy Metal Retrieval from Heavily Polluted Fly Ash from Biomass Heating Stations with Thermal and Biochemical Treatment

This work has the aim to develop suitable technologies for processes able to recover heavy metals from contaminated fly-ashes and to evaluate their potential as well as the ecological and the economic side-constraints. The one topic of this project is to utilize the heavy metals concentrated in filter fly-ashes by separating them following the principles of heavy metal sublimation / condensation that will be gained from the project mentioned above. The biochemical part of the project investigates the potential of biochemical heavy metal separation from fly-ashes by dissolving them in organic acids. In a second step these dissolved heavy metals will be taken up by special bacteria strains that are able to upgrade them extra- or intracellular. These experiments will be carried out in collaboration with the Institute for Biotechnology at the Technical University of Graz.

Upcycling 2.0

Three-dimensional hydrochemical data of Lake Runstedt (Germany) for three campaigns in 2023

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).

Bestimmung von Schadstoffgehalten und der Schadstoffverteilung von Ersatzbrennstoffen im Technikumsmassstab

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.

Bestimmung von Flugasche in marinen und limnischen Sedimenten mit der C14-Methode

Der organisch gebundene Kohlenstoff in den Sedimenten der letzten 100 Jahre hat einen etwa 10 v.H. geringeren Gehalt an Kohlenstoff 14 als die tieferen Sedimentschichten (Erlenkeuser, Willkomm), im gleichen Bereich ist der Gehalt einiger Schwermetalle auf das 2- bis 7-fache der natuerlichen Konzentration angestiegen (Erwin Suess). Beide Effekte lassen sich durch die Ablagerung von Flugasche erklaeren.

Eigenschaften von Boden-Abfallstoff-Gemischen und Abfallstoff-Bindemittel-Gemischen

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.

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