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Grundwasser: Arsen µg/l

Arsen tritt im Wasser überwiegend in der Oxidationsstufe +5 auf. Es ist gut wasserlöslich und daher auf dem Wasserpfad hoch mobil. In bestimmten Fällen müssen auch As-organische Verbindungen berücksichtigt werden, die durch mikrobielle Bioalkylierung anorganischer Arsen-Spezies gebildet werden können. Arsen und einige seiner Verbindungen sind mittlerweile in allen Umweltmatrizes beinahe ubiquitär verbreitet. Dazu hat die bergbauliche Gewinnung, industrielle Anwendung und nachfolgend die oxidative Umwand- lung mikrobiell gebildeter, leicht flüchtiger Di- und Trimethylarsine in der Atmosphäre zu Kakodylsäure (Dimethylarsinsäure) beigetragen. Wichtigste Arsen-Minerale sind die Sulfide, die im Gegensatz zu den Oxiden und As-Organika nur eine geringe Toxizität besitzen. So können erhöhte As-Konzentrationen aus dem Kontakt von Wasser mit ungestörten Keuperformationen resultieren. Zudem ist Arsen in der Lage, Eisen, Silizium und Aluminium im Kristallgitter silikatischer Minerale zu ersetzen. Zudem kommt Arsen in Phosphaterzen vor und reichert sich im Verlauf von Aufbereitungsprozessen in Phosphatdüngemitteln und phosphathaltigen Wasch- und Reinigungsmitteln an. Erhebliche Arsenmengen können in Kohlelagerstätten enthalten sein. Als Hauptquellen der anthropogen bedingten Arsen-Freisetzung in die Umwelt sind die Verhüttung von Erzen, die Energieerzeugung aus fossilen Kohlenstoffträgern und die Zementindustrie zu nennen. Der geogene Normalbereich wird nach SCHLEYER & KERNDORFF (1992) für Lockergestein mit <0,5 bis 1,5 µg/l angegeben, für den Buntsandstein bis 4,5 µg/l. Der Schwellenwert nach GrwV beträgt für Arsen 10 µg/l. Weitere Informationen zum Thema finden Sie hier .

Teilprojekt A-C

Das Projekt "Teilprojekt A-C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Professur für Bodenkunde durchgeführt. Phosphor (P) ist einerseits ein essentielles Nährelement für alle Kulturpflanzen kann aber andererseits zur Gewässereutrophierung beitragen. Die Nutzung der als begrenzt anzusehenden Rohphosphate zur Produktion von mineralischen P-Düngern wird die Landwirtschaft durch die abzusehende Verknappung vor ein grundlegendes Problem stellen, so dass eine nachhaltige P-Nutzung unumgänglich ist. Das Ziel des Projektes InnoSoilPhos ist es, Lösungsmöglichkeiten für die P-Problematik zu entwickeln, indem natur- und humanwissenschaftliche Fragen zur nachhaltigen P-Nutzung beantwortet werden. Das Projekt besteht aus 5 Teil-projekten, die in 10 Arbeitspaketen eng miteinander verknüpft sind. Aufgrund der umfassenden Problematik arbeitet das Projekt InnoSoilPhos auf 4 unterschiedlichen Skalenebenen: (I) der atomaren und molekularen Ebene, (II) der Feldebene, (III) der Einzugsgebietsebene und (IV) der gesellschaftlichen Ebene. An diesem Projekt sind neben der Universität Rostock (UR) die Technische Universität München (TUM), die Brandenburgische Technische Universität Cottbus - Senftenberg (BTU), das Julius-Kühn-Institut (JKI), das Forschungszentrum Jülich (FZJ) und die Forschungsstelle Nachhaltigkeit und Klimapolitik, Leipzig (FNK) beteiligt. Im Teilprojekt A der Universität Rostock arbeiten 7 Arbeitsgruppen auf allen Skalenebenen des Projektes. Im Arbeitspaket WP 1-2 wird die P-Bindung an die Bodenmatrix quantenchemisch modelliert und im WP 1-3 wird der mikrobielle Einfluss auf die P-Löslichkeit und die Bereitstellung für die Pflanzen untersucht. Diese mikrobielle Analysen werden durch Gefäß- und Feldversuche (WP 2-1) mit unterschiedlichen alternativen P-Düngern ergänzt. Außerdem erarbeitet eine Metastudie über Dauerfeld-versuche und die Versuche im Projekt Grundlagen für verbesserte und standortangepasste Düngeempfehlungen (WP 2-3). Auf der Feld- und Einzugsgebietsebene werden sowohl über Messkampagnen zur Erfassung realer Situationen als auch über Simulationen die hot spots und hot moments der P-Auswaschung erfasst (WP 3). Im WP 4 werden die sozio-ökonomischen, umweltethischen und -rechtlichen Aspekte der P-Nutzung bearbeitet (WP 4-6). Weiterhin sind in dem WP auch die Koordination der Zusammenarbeit mit den Projektpartnern, den Unterauftragnehmern und dem BonaRes-Zentrum angesiedelt. Die Gesamtkoordination des Verbundes führt zentral auch spezielle spektroskopische Analytik durch, stimmt die Analytik innerhalb des Konsortiums ab und führt schließlich die Ergebnisse aller Teilprojekte zusammen (WP 4-1 bis 4-5).

Teilvorhaben 2 Anwendung von PG im Bereich Trockenmörtel

Das Projekt "Teilvorhaben 2 Anwendung von PG im Bereich Trockenmörtel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Baumit GmbH durchgeführt. Mehr als drei Viertel der weltweit produzierten Phosphatdünger werden mit Phosphorsäure als Zwischenprodukt hergestellt, wobei 4-6 t schwach radioaktiver Phosphorgips (PG) pro produzierter t P2O5 als relevantes Nebenprodukt/Abfall zurückbleiben 5,6-7,0 Mrd. t PG, das während der Lebensdauer der Phosphatindustrie weltweit produziert wird, werden in 52 Ländern weltweit in nassen oder trockenen Lagern entsorgt. Die größten Lager in der Europäischen Union (EU) befinden sich in Litauen, Polen, Spanien, Griechenland, Bulgarien, Serbien und Kosovo, den Niederlanden, Belgien, Portugal und Finnland. 3-4 Mrd. t PG sind weltweit für die Rückgewinnung zugänglich und ca. 2 Mrd. t sind für die Rückgewinnung in Europa zugänglich und ihre Verarbeitung würde direkt die Ziele der Rohstoffinitiative erfüllen. Bei der aktuellen Rate der weltweiten Phosphaterzproduktion sammeln sich jährlich 200 Mio. t schwachradioaktiven PGs. PG enthält erhebliche Mengen an schweren und leichten Seltenen Erden (SE), die natürlicherweise in den aufbereiteten Phosphaterzen vorkommen. Die 200 Mio. t PG die jährlich produziert werden enthalten fast 95 % des weltweiten SE-Bedarfs. Außerdem kann PG, nach entsprechender Behandlung, Naturgips als Baumaterial ersetzen. SE stehen auf der EU-Liste der kritischen Rohstoffe (CRMs) 2020, und es wird davon ausgegangen, dass Gips demnächst auf Grund des reduzierten Angebots von REA-Gips das im Zusammenhang mit der Stilllegung von Kohlekraftwerken in der EU steht hinzugefügt wird. Ziel des Projekts PG2CRM ist die Untersuchung eines innovativen Verfahrens zur SE-Gewinnung aus gelagertem PG, sodass die zurückbleibende Gipsmatrix als Rohstoff in der Bauindustrie verwendet werden kann.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NDM Naturwertstoffe GmbH durchgeführt. Der ökologische und ökonomische Umgang mit Ressourcen in der Landwirtschaft und die Schaffung sinnvoller und nachhaltiger Stoffkreisläufe führen heute zu hohen Ansprüchen an die Produktivität landwirtschaftlicher Prozesse und die Umweltverträglichkeit. Dies schließt auch die bedarfsorientierte Verwendung von Nährstoffen ein. Im Kreis Borken fallen bspw. mehr als 1.000.000 m3 Überhanggülle an, die nicht auf eigenen Flächen ausgebracht werden kann. Die heutige Lösung des Nährstoffproblems: Abtransport über z.T. weite Strecken. Am Standort Nordvelen werden zukünftig 200.000 t/a regionale Wirtschaftsdünger (Überhanggülle) vollaufbereitet. In einem mehrstufigen Prozess (mechanisch-biologisch-thermisch-chemisch) werden dabei die in der Gülle enthaltenen Wertstoffe (Phosphor-, Stickstoff- u. Kaliverbindungen) in Form von marktfähigen upcycling Produkten für andere Prozessketten zurückgewonnen. Hierbei verbleiben keine umweltbelastenden oder entsorgungspflichtigen Stoffströme. Als Nebeneffekt kann auch die im Prozess gewonnenen Energie (Strom und Wärme) fast vollständig selbst genutzt werden, um so mindestens 90 % des Energiebedarfs der Gesamtanlage im Regelbetrieb decken zu können. Mit Fördermitteln werden am Standort umwelttechnologische Verfahren unter wissenschaftlicher Begleitung entwickelt und sollen am Standort unter realen Anlagenbedingungen im Betrieb erprobt werden. Im engen Dialog mit Ministerien und Institutionen auf Bundes- und Landesebene sowie unseren Partnern befassen wir uns mit den Fragestellungen der Stickstoffminderungsstrategie des BMUB (Nachhaltigkeitsoffensive) sowie Grundsatzstrategien zur Hygienisierung von Gülle. Das Konzept der zentralen Gülle-Vollaufbereitung der NDM ermöglicht hierbei in einem einmaligen Industrieprozess eine 100 %ige Stickstoffausschleusung als Beitrag zum Klimaschutz. Im Hinblick auf die weitere Verbreitung der Afrikanischen Schweinepest (ASP) besteht, durch die prozessbedingte Hygienisierung der festen und flüssigen Stoffströme, zudem eine nachhaltige und wirksame Lösung zur Hygienisierung von Güllen unabhängig vom Seuchenfall. In einer ersten Prozessstufe erfolgt eine Trennung der Güllen in feste und flüssige Bestandteile. Aus der Vergärung der Dünnphase nach Separation wird Biogas gewonnen, welches im BHKW zur Erzeugung von Strom und Heißwasser zur Deckung des Eigenbedarfs der Anlage genutzt wird. In der zweiten Prozessstufe wird ein P-Feststoff und eine N-Dünnphase gewonnen, letztere wird hygienisiert und der enthaltene Stickstoff eliminiert. P-Feststoff wird getrocknet und verbrannt, dabei wird zusätzliche Energie in Form von Warmwasser zur internen Prozessnutzung erzeugt. Nach dem Verbrennungsprozess verbleibt eine Phosphorasche, die als Phosphatdünger eingesetzt wird bzw. zukünftig zur Herstellung von hochreinen Phosphorsäuren dienen soll. Das verbleibende Wasser enthält hauptsächlich Kalium und andere Spurenelemente.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Pflanzenernährung durchgeführt. Übergreifendes Ziel ist die Verbesserung der wissenschaftlichen Grundlagen zur Erhöhung der P Effizienz in landwirtschaftlichen Böden bei Erhalt ihrer P-Fruchtbarkeit und unter Einsatz neuer Technologien. WP1.3 beschäftigt sich mit der Identifizierung von Mikroorganismen, die die Mobilisierung von P katalysieren und deren Einfluss auf andere Nährstoffkreisläufe. Ferner soll die Rolle von Mikroorganismen als labiler (leicht verfügbarer P Speicher) untersucht werden. WP2.1 befasst sich mit einer langfristig nachhaltigen Nutzung der P-Reserven von Böden und damit der Einsparung mineralischer P-Quellen. Basis sind bis zu 40-jährige Langzeitfeldexperimente sowie Versuche in landwirtschaftlichen Betrieben, die die standortspezifische Wirkung einer P-Düngung prüfen und mit Hilfe von Standortdaten zur P-Dynamik bewerten und interpretieren. Die Erfassung von Pflanzen- und Bodenparametern geschieht mit Hilfe modernster Nah- und Fernerkundungssensoriken.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fritzmeier Umwelttechnik GmbH & Co. KG durchgeführt. Aus Verbrennungsaschen aus der thermischen Klärschlammverwertung wird ein nachhaltig hergestellter Langzeitdünger auf Phosphorbasis hergestellt, der keine Schwermetalle mehr enthält und langzeitpflanzenverfügbar ist. Dazu wird das P-Bac Verfahren der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH verwendet, dass ein phosphorreiches P-Rezyklat generiert durch mikrobiologisches Phosphorleaching aus der Asche. Dieses Rezyklat wird bei ICL Fertilizers granuliert. Um ein stabiles und haltbares Granulat zu erzeugen, werden verschiedene Zusätze und stickstoffbasierte Düngemittel als Zuschlagstoffe verwendet. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS begleitet beide Unternehmen auf dem Weg zum fertigen Produkt. Die Asche wird von der Münchener Stadtentwässerung zur Verfügung gestellt. Ziel des innovativen Vorhabens ist, ein marktfähiges, preislich mit konventionellen Düngemitteln konkurrenzfähiges P-Düngemittel herzustellen, das im Anschluss an dieses Verfahren großtechnisch produziert werden soll. Fritzmeier Umwelttechnik stellt das P-Bac verfahren zur Verfügung, dass im Rahmen des Vorhabens auf seine Wirtschaftlichkeit getrimmt werden soll. Dazu wird das leaching verbessert, durch geänderte Aufzuchtmethoden der Bakterienkulturen und ggfs. Anpassungen im Reaktor des laching Verfahrens. ICl prüft das gewonnene Material auf seine Einsatzfähigkeit als Ausgangsmaterial für Mehrnährstoffdünger durch Granulation (mit und ohne Zuschlagstoffe). Fraunhofer erstellt ein Konzept für die Verwertung der anfallenden Reststoffe und übernimmt die analytische Begleitung des Vorhabens.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ICL Fertilizers Deutschland GmbH durchgeführt. Aus Verbrennungsaschen aus der thermischen Klärschlammverwertung wird ein nachhaltig hergestellter Langzeitdünger auf Phosphorbasis hergestellt, der keine Schwermetalle mehr enthält und langzeitpflanzenverfügbar ist. Dazu wird das P-Bac Verfahren der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH verwendet, dass ein phosphorreiches P-Rezyklat generiert durch mikrobiologisches Phosphorleaching aus der Asche. Dieses Rezyklat wird bei ICL Fertilizers granuliert. Um ein stabiles und haltbares Granulat zu erzeugen, werden verschiedene Zusätze und stickstoffbasierte Düngemittel als Zuschlagstoffe verwendet. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS begleitet beide Unternehmen auf dem Weg zum fertigen Produkt. Die Asche wird von der Münchener Stadtentwässerung zur Verfügung gestellt. Ziel des innovativen Vorhabens ist, ein marktfähiges, preislich mit konventionellen Düngemitteln konkurrenzfähiges P-Düngemittel herzustellen, das im Anschluss an dieses Verfahren großtechnisch produziert werden soll. Das Granulierverhalten kann im kleinen Maßstab fast 1:1 mit einem so genannten Modellgranulierer simuliert werden (40x30 cm). Das Gerät ist ein Chargengerät. Getestet werden sollen zum einen das Ausgangsmaterial, als auch erste Produktionsergebnisse des P-bac Materials, inwieweit sich die Granuliereigenschaften nach P-Extraktion verändert haben. Wichtige Parameter dazu sind das Verhältnis von Material zu Flüssigkeit während der Granulierung, sowie die Art der Flüssigkeitszugabe. Es ist nicht bekannt, welche technischen Eigenschaften das P-bac Material hat, alle bisherigen Untersuchungen wurden vor dem Hintergrund einer Pflanzenverfügbarkeit unternommen, mechanische Stabilität und Granulierfähigkeit müssen im Rahmen dieses Vorhabens untersucht werden. Je nach Granulierfähigkeit kann das Material auch an unterschiedlichen Stellen im Produktionsbetrieb von NPK-Düngemitteln zugeführt werden (u.U. vor der Mahlung und dem nachfolgenden Mineralsäureaufschluss, oder aber am Ende bei der Produktkonfektionierung).

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) durchgeführt. Aus Verbrennungsaschen aus der thermischen Klärschlammverwertung wird ein nachhaltig hergestellter Langzeitdünger auf Phosphorbasis hergestellt, der keine Schwermetalle mehr enthält und langzeitpflanzenverfügbar ist. Dazu wird das P-Bac Verfahren der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH verwendet, dass ein phosphorreiches P-Rezyklat generiert durch mikrobiologisches Phosphorleaching aus der Asche. Dieses Rezyklat wird bei ICL Fertilizers granuliert. Um ein stabiles und haltbares Granulat zu erzeugen, werden verschiedene Zusätze und stickstoffbasierte Düngemittel als Zuschlagstoffe verwendet. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS begleitet beide Unternehmen auf dem Weg zum fertigen Produkt. Die Asche wird von der Münchener Stadtentwässerung zur Verfügung gestellt. Ziel des innovativen Vorhabens ist, ein marktfähiges, preislich mit konventionellen Düngemitteln konkurrenzfähiges P-Düngemittel herzustellen, das im Anschluss an dieses Verfahren großtechnisch produziert werden soll. Fritzmeier Umwelttechnik stellt das P-Bac verfahren zur Verfügung, dass im Rahmen des Vorhabens auf seine Wirtschaftlichkeit getrimmt werden soll. Dazu wird das leaching verbessert, durch geänderte Aufzuchtmethoden der Bakterienkulturen und ggfs. Anpassungen im Reaktor des laching Verfahrens. ICl prüft das gewonnene Material auf seine Einsatzfähigkeit als Ausgangsmaterial für Mehrnährstoffdünger durch Granulation (mit und ohne Zuschlagstoffe). Fraunhofer erstellt ein Konzept für die Verwertung der anfallenden Reststoffe und übernimmt die analytische Begleitung des Vorhabens.

Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde durchgeführt. Die zukünftige Phosphor (P)-Düngung landwirtschaftlicher Kulturen muss im Wesentlichen auf sekundäre Rohstoffe zurückgreifen und Stoffkreisläufe schließen. Daher sollen in WP 2.2 die Düngungseffekte von Tierknochenkohlen und anderen sekundären Ressourcen geprüft werden. Das Ziel ist die Entwicklung innovativer rückstandsfreier P-Dünger aus sekundären Rohstoffen.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Boden, Wasser, Luft, Lehrstuhl Bodenschutz und Rekultivierung durchgeführt. Im Rahmen von InnoSoilPhos sollen innovative Lösungen für die Phosphor (P)-Kreisläufe im System Boden-Pflanze-Umwelt erarbeitet werden, um die Abhängigkeit von externen P-Quellen aus Gesteinsphosphaten radikal zu senken. Dazu sollen die wissenschaftlichen Grundlagen in zwei Richtungen erarbeitet werden: (1) Erhaltung und Erhöhung der P-Verfügbarkeit im Boden, und (2) Nutzensnachweis und Technologieentwicklung für alternative P-haltige Produkte zum Schließen des wirtschaftlichen P-Kreislaufes. Im WP 1-1 der BTU CS sollen die Mechanismen der P-Bindung an unterschiedlichen Hydroxid-Oberflächen und ihr Einfluss auf das P-Desorptionsverhalten untersucht werden. Von besonderem Interesse sind vor allem die Auswirkungen von organischen Komponenten, die Aggregatbildung im Boden sowie die Umbildung von Hydroxiden auf die P-Verfügbarkeit.

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