Die Kraftwerksreststoffdeponie Garzweiler (Deponieklasse I) ist unter dem 11.09.1989 – 55.15-26-10 - vom damaligen Landesoberbergamt NRW (LOBA NRW) planfestgestellt. Die RWE Power AG beantragt die Ablagerung von Schlämmen aus der Wasserklärung aus Grunbenwasserreinigungsanlagen und entsprechend die Erweiterung des Abfallkatalogs der Kraftwerksreststoffdeponie Garzweiler. Künftig soll demnach Abfall mit dem Abfallschlüssel 19 09 02 (gem. Abfallverzeichnis-Verordnung) aus dem Herkunftsbereich des rheinischen Reviers auf der Kraft-werksreststoffdeponie Garzweiler abgelagert werden dürfen. Die Schlämme werden unter Beimengung von Kraftwerksreststoffen konditioniert und im Deponietiefsten ordnungsgemäß abgelagert.
Gemäß § 103 der Strahlenschutzverordnung ist die Ableitung radioaktiver Stoffe aus Anlagen zu überwachen. Die Grundlage zur Überwachung der ermittelten Messwerte ist die Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen (REI). Zum einen werden die Emissionen innerhalb der Anlage z.B. am Abluftkamin vom Betreiber der Anlage selbst gemessen. Zum anderen werden die Immissionen in der Umgebung der Anlage im Auftrag der Aufsichtsbehörde durch eine unabhängige Messstelle überwacht. Die Ergebnisse der Umgebungsüberwachung werden vierteljährlich und als Jahresbericht der atomrechtlichen Aufsichtsbehörde und dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit vorgelegt. In Berlin gibt es nur eine kerntechnische Einrichtung, welche entsprechend der Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen zu überwachen ist, der Forschungsreaktor BER II . Er gehört zu den modernsten Neutronenquellen Europas. Er dient der Grundlagenforschung und der anwendungsnahen Forschung und befindet sich neben anderen experimentellen Anlagen im Helmholtz-Zentrums für Materialien und Energie in Berlin. In ihm werden Neutronen für wissenschaftliche Zwecke produziert. Gastwissenschaftler aus aller Welt arbeiten neben deutschen Kollegen an hochmodernen Experimentierplätzen. Das Helmholtz-Zentrum Berlin verfügt über die einzigartige Möglichkeit, für die Untersuchungen nicht nur den Neutronenstrom des BER II, sondern unter anderem auch das Röntgenlicht des Berliner Elektronenspeicherrings für Synchrotronstrahlung (BESSY II) anbieten zu können. Durch den Neutronenstrom gewinnt man Einblicke in Materie ähnlich wie mit Hilfe der Röntgenstrahlen. Das Röntgenbild und das Neutronenbild liefern dabei unterschiedliche, sich ergänzende Informationen über die Struktur des untersuchten Objekts. Während z.B. das Röntgenbild schwere Atome zeigt, werden durch den Neutronenstrahl die leichten Atome sichtbar gemacht. Kleinste Strukturen können so dargestellt werden. Durch die Untersuchung von Materialien mit Hilfe von Neutronenquellen sind viele Innovationen möglich gewesen, z.B. die Entwicklung neuer und sicherer Werkstoffe für die Verkehrstechnik, eine moderne Spurenanalytik in der Umwelttechnik oder das Entschlüsseln grundlegender medizinischer Prozesse. Der BER II dient aber nicht der kerntechnischen Forschung, sondern fungiert ausschließlich als Quelle für Neutronenstrahlung für die Materialforschung. Informationen zu den einzelnen Forschungsarbeiten finden Sie auf der Internetseite des Helmholtz-Zentrums für Materialien und Energie Bei dem BER II handelt es sich um einen sogenannten Schwimmbadreaktor. Er wird drucklos und bei niedriger Temperatur betrieben. Im Gegensatz zu Kernkraftwerken kann dieser daher sehr schnell abgefahren werden, ohne dass es zu einer erhöhten Belastung für die Anlage kommt. Die Anlage braucht nach einer Abschaltung nur für weniger als eine Minute eine aktive (pumpenunterstützte) Kühlung und ist daher beliebig lange auch ohne Netzverbindung stabil zu halten. Der Kern befindet sich in einem etwa zehn Meter tiefen Becken, das von einer zwei Meter dicken Betonwand umschlossen wird, und ist von einer 9 m hohen Wasserschicht überdeckt. Während des Betriebs der Forschungsneutronenquelle entsteht eine Wärmeleistung von 10 Megawatt. Diese Leistung ist im Vergleich zu einem Kernkraftwerk (~ 4000 MW) rund vierhundert mal geringer. Das Kühlwasser wird maximal nur auf etwa 40 °C aufgewärmt. Die Uranmenge beträgt rund 35 kg (im Gegensatz zu den über hundert Tonnen eines konventionellen Kernkraftwerks). Entsprechend geringer ist auch die bei der Reaktion gebildete Menge an Spaltprodukten (was wichtig für die Abschätzung maximal möglicher Einwirkungen auf die Umgebung im Rahmen der Notfallschutzplanung ist). Der BER II ist ausschließlich als Neutronenquelle für wissenschaftliche Experimente ausgelegt und kann nicht zur Energieerzeugung eingesetzt werden. Die Brennstoffplatten sind nur eine von mehreren Barrieren gegen das Entweichen radioaktiver Stoffe, denn auch das Wasser des Reaktorbeckens (mit einer künstlichen Warmschicht gegen Diffusion aus dem Becken und einer permanenten Wasserreinigung über Filter und Ionenaustauscher), die Unterdruck haltende Reaktorhalle mit ihrer luftdicht verschweißten Innenauskleidung (Stahlliner) und die mit Filtereinrichtungen versehene Entlüftung tragen messtechnisch nachgewiesen zu einer Minimierung der radioaktiven Emissionen bei. In jedem Betriebszustand ist gewährleistet, dass das radioaktive Inventar von der Umwelt abgeschirmt bleibt, ohne dass hierfür Anlagen oder Apparate von Hand bedient werden müssen. So fallen bei Ausfall der Stromversorgung sofort Kontrollstäbe, die an einem Elektromagneten hingen, allein durch ihr Gewicht in den Reaktorkern und unterbrechen die Kernspaltung. Nach Stillstand der Kernspaltung genügt nur eine Minute zur Nachkühlung. Dies wird bereits durch den Nachlauf der Pumpen gesichert. Eine Kernschmelze infolge eines Ereignisses in der Anlage ist beim BER II damit ausgeschlossen. Bei Stromausfall stehen zudem Notdiesel und Batteriebänke zur Verfügung. Auf dem Gelände ist eine Betriebsfeuerwehr stationiert. Die Forschungsneutronenquelle wird durch ein Kernanlagen-Fernüberwachungssystem (KFü) kontrolliert. In ihm werden Betriebsdaten der Anlage selbst und Daten von Messstellen in der Umgebung der Anlage ununterbrochen zusammengefasst und durch die Aufsichtsbehörde überwacht. Die Strahlenmessstelle Berlin der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt – Abteilung “Integrativer Umweltschutz” – ist als unabhängige Messstelle mit der überwachung des BER II beauftragt. Sie untersucht Proben, die aus der Umgebung des Forschungsreaktors stammen und vergleichen sie mit Proben aus anderen Teilen Berlins. Des weiteren überwacht sie das Strahlungsniveau entlang der Institutsgrenze und kontrolliert an Kaminluftproben die Emissionen. Der BER II gibt auch im Normalbetrieb radioaktive Substanzen in geringer Menge an die Umgebung ab. Bei Ausstoß selbst der genehmigten Abgabemenge ist für Mensch und Tier keine gesundheitliche Beeinträchtigung gegeben. In der Praxis wird dieser Unbedenklichkeitswert sogar weit unterschritten. Im langjährigen Betrieb hat sich gezeigt, dass die Abgabe durch den Reaktor für Gase bei 5 – 7 , bei Iod-131 bei 1 – 2 der genehmigten Abgabemenge liegt und dass die Abgabe von an Aerosole gebundenen radioaktiven Stoffen die Nachweisgrenze der Messgeräte (Promille der Grenzwerte) noch nicht einmal erreicht (Darstellung dazu im Abschnitt Abgabegrenzen künstlicher Radioaktivität ). Entsprechend § 106 der Strahlenschutzverordnung ist der Betreiber verpflichtet, alle fünf Jahre die Anwohner in der Umgebung der Anlage über die Sicherheitsvorkehrungen und Notfallpläne zu informieren. Die letzte Verteilung der Broschüre erfolgte im Jahr 2019 und steht zum Download zur Verfügung.
Wesentliche Änderung einer Anlage zur Herstellung von Papier, Karton oder Pappe durch Errichtung einer Versuchsanlage zur Prozesswasserreinigung auf dem Betriebsgrundstück der Papierfabrik Palm GmbH &Co. KG, Am Oberwald 2, 76744 Wörth, Flurstück 6295/22
Die Biogas Königsmoor GmbH & Co. KG, Pfalzdorfer Straße 40 in 26607 Aurich-Pfalzdorf hat mit Schreiben vom 03.07.2019 die Genehmigung gemäß §§ 16 Abs. 1 i. V. 19 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG) für die Änderung der Biogasanlage am Standort 26607 Aurich-Pfalzdorf, Pfalzdorfer Straße 40, Gemarkung Pfalzdorf, Flur 2, Flurstück 27/3 beantragt. Gegenstand der Anlagenänderung ist die Durchführung der folgenden Maßnahmen: • Errichtung und Betrieb einer Gärrestaufbereitungsanlage • Errichtung von zwei Lagertanks für Stickstoff-Kali-Dünger (2 x 25 m³) • Errichtung eines Lagertanks für Eisen(III)-Chlorid (25 m³) • Errichtung einer zweiten Notfackel Der Standort der Biogasanlage befindet sich innerhalb des rechtsverbindlichen Bebauungsplanes Nr. 277 der Stadt Aurich. Die Aufstellung der Gärresteaufbereitungsanlage, bestehend aus Gärresteseparation, Prozesswasserreinigung und Pyrolyseanlage, erfolgt innerhalb einer vorhandenen geschlossenen Maschinenhalle. Die Lagertanks und die Fackel werden im Außenbereich auf dem Betriebsgelände errichtet.
Regionale Erzeugung von Aktivkohle für Wasserreinigung und mehr Restbiomassen, etwa aus extensiver Landwirtschaft, Grünschnitt oder dem Garten, sind potenziell wichtige Ressourcen in einer Region. Im Vorhaben CoAct wurden neben der Definitionsbestimmung für Restbiomassen auch eine Bedarfe- und Angebotsanalyse für Biomasse in der Region Bodensee durchgeführt. Dies hat ergeben, dass ca. 1.000 – 5.000 Tonnen Frischmasse pro Jahr für den Betrieb einer Pyrolyse- und Aktivkohleanlage nötig sind. Laut einer weiteren Studie sind diese Mengen im Bodenseekreis verfügbar. Mit der Nutzung dieser Menge regionaler Biomasse könnten 100 - 200 t Aktivkohle und 150 kWhth/h nutzbare Abwärme gewonnen werden. Die Spannbreite wird durch die Art des Materials und die Menge an Wassergehalt des Rohmaterials beeinflusst. Genau diese Auswirkungen werden die Partner im CoAct-Vorhaben in der kommenden Projektphase noch vertiefter untersuchen. Ein Hauptanwendungsgebiet für die Aktivkohle ist der Einsatz in Kläranlagen zur Wasseraufbereitung. Das Projekt hat die Wasserreinigungsleistungen von Aktivkohlen aus Biomassen untersucht. Mit der Beteiligung des Technologiezentrums Wasser (TZW) in Karlsruhe wurden Ergebnisse veröffentlicht, die auf eine höhere Reinigungseffektivität der Aktivkohle von Biomasse im Vergleich zu einer konventionellen Aktivkohle-Sorte hinweisen. Auch bei der Reinigung von Arzneimittelwirkstoffen, wie z.B. Diclofenac (Schmerzmittel) und Hydrochlorothiazid (Bluthochdruck-Senker), wurden bereits gute bis sehr gute Reinigungsleistungen festgestellt. Bis zum Abschluss der ersten Projektphase im Juli 2021 sollen vier mögliche Szenarien für die Analgen-Umsetzung definiert sein, mit denen sich das CoAct-Verfahren im Landkreis umsetzen ließe. Diese auf Grundlage der bisherigen Erkenntnisse entwickelten „Verfahrensvarianten“ sollen auch auf andere Standorte und Regionen außerhalb des Bodenseekreises übertragbar sein. Geplante CoAct Termine in nächster Zeit sind: Eine weitere Untersetzung der Untersuchungsergebnisse durch ein Treffen mit Kläranlagenbetreibern, ein Workshop zum Thema Nutzbarkeit von Material aus Ausgleichsflächen- und Landschaftspflege, die Vorstellung des Projekts auf der Landesgartenschau in Überlingen vom 31. Mai – 2. Juni 2021 (Programmveröffentlichung folgt), eine größere Informationsveranstaltung im zweiten Halbjahr 2021. Weitere Informationen zu CoAct finden Sie auf der Website des Vorhabens und im Bericht .
Where surface-functionalized engineered nanoparticles (NP) occur in drinking water catchments, understanding their transport within and between environmental compartments such as surface water and groundwater is crucial for risk assessment of drinking water resources. The transport of NP is mainly controlled by (i) their surface properties, (ii) water chemistry, and (iii) surface properties of the stationary phase. Therefore, functionalization of NP surfaces by organic coatings may change their fate in the environment. In laboratory columns, we compared the mobility of CeO2 NP coated by the synthetic polymer polyacrylic acid (PAA) with CeO2 NP coated by natural organic matter (NOM) and humic acid (HA), respectively. The effect of ionic strength on transport in sand columns was investigated using deionized (DI) water and natural surface water with 2.2 mM Ca2+ (soft) and 4.5 mM Ca2+ (hard), respectively. Furthermore, the relevance of these findings was validated in a near-natural bank filtration experiment using HA-CeO2 NP. PAA-CeO2 NP were mobile under all tested water conditions, showing a breakthrough of 60% irrespective of the Ca2+ concentration. In contrast, NOM-CeO2 NP showed a lower mobility with a breakthrough of 27% in DI and < 10% in soft surface water. In hard surface water, NOM-CeO2 NP were completely retained in the first 2 cm of the column. The transport of HA-CeO2 NP in laboratory columns in soft surface water was lower compared to NOM-CeO2 NP with a strong accumulation of CeO2 NP in the first few centimeters of the column. Natural coatings were generally less stabilizing and more susceptible to increasing Ca2+ concentrations than the synthetic coating. The outdoor column experiment confirmed the low mobility of HA-CeO2 NP under more complex environmental conditions. From our experiments, we conclude that the synthetic polymer is more efficient in facilitating NP transport than natural coatings and hence, CeO2 NP mobility may vary significantly depending on the surface coating. © The Author(s) 2019
WIR MACHEN ENERGIEGEWINNER ABWASSERBEHANDLUNG IN SACHSEN-ANHALT – ENERGIEEFFIZIENZ STEIGERN Kombinierte Verfahrens- und Energie- effizienzanalyse mit einem Digitalen Zwilling INHALT 2 MOTIVATION 3 MECHANISMEN ZUR ENERGIEEINSPARUNG Überblick Belüftungssysteme Verfahrensregler (Regelung der Stickstoffelimination) 4 4 5 7 INTEGRIERTE PLANUNG MIT SIMULATION Computermodell Verfahrenstechnik Virtuelle Erprobung von MSR-Funktionen Simulation der Ausrüstung und des Energiebedarfs 8 8 9 10 BEISPIEL: ÜBERPRÜFUNG ENERGIEEFFIZIENTER LUFTVERTEILREGELUNG BEI DRUCKBELÜFTUNG Problemstellung Varianten Digitales Modell Ergebnisse 14 14 14 15 15 ZUSAMMENFASSUNG18 Quellen 19 MOTIVATION Anbetrachts der steigenden Anforderungen an ei- nen wirtschaftlichen Betrieb rückt das Thema Ener- gieeffizienz auch auf Kläranlagen zunehmend in den Fokus des wirtschaftlichen Handelns. Mit Hilfe von Energieanalysen sollen Energieeinspar- potenziale aufgedeckt werden, wobei jedoch die Sicherstellung der Wasserreinigung gemäß der Ab- wasserverordnung stets oberste Priorität hat. Eine Grundlage für die energetische Einordnung einer Kläranlage bildet das Arbeitsblatt DWA-A 216 – Ener- giecheck und Energieanalyse [DWA 2016] oder auch Landesinitiativen wie z. B. [Müller et al. 1999]. Auf Kläranlagen ist interessantes Verbesserungspo- tenzial durch steuerungs- und regelungstechnische Maßnahmen und maschinentechnische Anpassun- gen, trotz der bei den biologischen Prozessen einer Kläranlage gegebenen Einschränkungen, vorhanden. Dieses Potenzial kann zur Verbesserung der Ablauf- werte und des Energieeinsatzes genutzt werden. Die optimale Hebung dieses Potenzials ist allerdings eine herausfordernde interdisziplinäre Ingenieurs- aufgabe. Bei Gewährleistung, besser noch Verbesse- rung, der verfahrenstechnischen Funktion der Kläran- lage als Aufgabe für den Verfahrensingenieur (Sied- lungswasserwirtschaftler) muss eine abgestimmte Maschinentechnik (Pumpenstaffeln, Belüfterele- mente, Belegungsdichte, Luftverteilsystem, Gebläse- staffel, Schieberauslegung) installiert werden, um die Anforderungen mit hohem Wirkungsgrad um- setzen zu können, und letztlich muss eine darauf ab- gestimmte Automatisierungstechnik mit Hilfe der Ausrüstung das Verfahren stabil, schnell und lastab- hängig in den jeweils besten Arbeitspunkten halten. Ein leistungsfähiges Werkzeug für die Planung, Di- mensionierung und den Betrieb von Kläranlagen ist die Nutzung von Simulationen. Mit dieser Methode wird ein „digitaler Zwilling“ als Computermodell er- stellt, welches alle relevanten Komponenten enthält (Abbildung 1). In diesem Computermodell werden alle Interaktionen innerhalb der Kläranlage virtuell analysiert und optimiert. Der Vorteil einer Analyse von Energieverbräuchen unter Zuhilfenahme der Simulation liegt in der dy- namischen Abbildung der verfahrenstechnischen Prozesse. Veränderungen in den Randbedingungen sowie der Prozessführung werden simuliert und damit Kon- zepte zur Verbesserung der Reinigungsleistung oder Verringerung des Energieverbrauchs entwickelt. Dies stellt einen maßgeblichen Vorteil im Vergleich zur statischen Bilanzierung ausschließlich anhand von Betriebswerten einer Kläranlage dar. 3
Im Forschungsprojekt ASKURIS wurden das Auftreten und die Entfernung organischer Spurenstoffe und resistenter Krankheitserreger in urbanen Wasserkreisläufen erforscht. Neueste analytische Methoden wurden eingesetzt, um entlang des Wasserkreislaufes bekannte Substanzen in kleinsten Konzentrationen zu quantifizieren und unbekannte Spurenstoffe zu identifizieren. Deren Entfernung durch bestehende und zusätzliche technische Barrieren (Aktivkohle und/oder Ozon) wurde an unterschiedlichen Stellen des Wasserkreislaufes untersucht. Für eine Bewertung der technischen Barrieren wurden Kosten und Auswirkungen auf die Umwelt bilanziert. Toxische Effekte auf Mensch und Umwelt wurden untersucht, um ein eventuelles Risiko abschätzen zu können. Mit empirischen, sozialwissenschaftlichen Methoden wurde die Wahrnehmung von Risiken in der Bevölkerung analysiert. Die Forschungsergebnisse aus ASKURIS wurden in das Risikomanagementsystem des größten deutschen Wasserver- und -entsorgers integriert. Quelle: HP der Hrsg.
Kanuten lieben die Ilmenau – es ist ein herrlicher Platz zum Entspannen. Doch aufgepasst: Aufgrund der langen Trockenheit führt der Fluss nur wenig Wasser; es kommt öfter mal zu Grundberührungen. „Das macht den Booten wahrscheinlich nichts aus, für die vom Aussterben bedrohte Bachmuschel ist das eine echte Bedrohung“, sagt Christoph Knop vom NLWKN in Lüneburg. Die Muscheln werden zerquetscht oder tief in das Sediment gedrückt. Daher die Bitte des Niedersächsischen Landesbetriebs für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz: Kanuten sollten auf die Bachmuscheln Rücksicht nehmen und möglichst nur in der Mitte der Ilmenau fahren. Aktuelle Bestandserfassungen haben ergeben, dass im Gewässergrund der Ilmenau zwischen Bienenbüttel und Lüneburg der größte Bachmuschel-Bestand in Deutschland lebt. „Einen vergleichbar guten Bestand gibt es derzeit nur noch in der Stepenitz in Brandenburg“, betonte Knop. „Schonende Gewässerunterhaltung, Schutz- und Renaturierungsmaßnahmen sowie strengere Auflagen für die Wasserreinigung haben dafür gesorgt, dass in der Ilmenau gute Voraussetzungen für das Überleben der Art vorhanden sind“. Die Bachmuschel sei also auch ein Indikator für einen gesunden Fluss. Bis vor wenigen Jahrzehnten war die Bachmuschel noch sehr verbreitet; inzwischen hat sich die Situation allerdings dramatisch verschlechtert: „In Mitteleuropa sind die Bestände auf kaum ein Zehntel früherer Zeiten zusammengebrochen. In vielen Regionen Deutschlands ist die Bachmuschel bereits ausgestorben und wird bundesweit in der Roten Liste als „vom Aussterben bedroht“ geführt“, weiß Knop. Die Ursachen für den Rückgang sind bekannt: Die Flüsse wurden stark ausgebaut; dazu kommt eine hohe Nährstoffbelastung und vermehrter Sandeintrag. „Eine erhöhte Feinsedimentfracht führt zur Verstopfung der Kieszwischenräume in der Gewässersohle und zum Absterben der Jungmuscheln“. Hintergrund: Die Bachmuschel Hintergrund: Die Bachmuschel Die Bachmuschel lebt in der steinig-kiesigen Sohle von Fließgewässern. Bis auf die Atemöffnung im Substrat eingegraben, ernährt sie sich von feinen organischen Schwebeteilchen, die sie aus dem Wasser filtert. In den Kiemen der Weibchen befinden sich die Bruträume für Laich und Larven. Die von den männlichen Muscheln ins Wasser abgegebenen Spermien werden vom Weibchen durch die Kiemen aufgenommen. Nach der Heranreifung schießt die Bachmuschel eine große Zahl von Larven (Glochidien) mit einem Wasserstrahl durch die Wasseroberfläche. Die ein paar Meter weiter aufprallenden Wassertropfen locken kleine Wirtsfische an, die die Muschellarven durch den Mund aufnehmen und das Wasser durch die Kiemen wieder ausstoßen. Dabei setzen sich die Larven in den Fischkiemen als Parasiten fest und entwickeln sich dort zu wenige Millimeter großen Jungmuscheln. Diese fallen von ihrem Wirt ab und besiedeln das Bodensediment. Nur wenn der Fisch die Muschel an einen Ort bringt, wo gute Bedingungen herrschen (sauberes Wasser, steinig-kiesiger Gewässergrund), kann sich die Bachmuschel entwickeln. Die Bachmuschel-Vorkommen der Ilmenau beschränken sich weitestgehend auf die an einigen Waldrändern, vor allem an Prallhängen, noch vorhandene feste und kiesreiche Gewässersohle. Tiefgründiger Sand, Feinkies und Schlamm werden nicht besiedelt. Die weitaus höchste Besiedlungsdichte ist für den Abschnitt zwischen Bienenbüttel und Melbeck zu verzeichnen. Unterhalb der Einmündung des Barnstedt-Melbecker Bachs sind nur noch wenige Muscheln zu finden.
Sande und Kiese sind nach den Natur- und Naturwerksteinen mengenmäßig betrachtet die wichtigste Rohstoffgruppe in Hessen. Sie finden zu mehr als 90% im Hoch-, Tief- und Straßenbau Verwendung. Als vielfältige Bau- und Zuschlagsstoffe eingesetzt, können sie je nach Rohstoffqualität auch höchsten bautechnischen Ansprüchen gerecht werden. Quarzreiche Sande und Kiese sind zudem für die Herstellung von Glas, Mikrochips und anderen elektronischen Bauteilen, Solarzellen oder Kosmetik unentbehrlich. Sand wird als Schleif- und Poliermittel und in Kläranlagen und Wasserwerken zur Wasserreinigung eingesetzt. Jeder Bundesbürger verbraucht pro Jahr im Schnitt 4,7 t Kies und Sand, was durchschnittlich 13 Kilogramm Sand und Kies pro Tag entspricht. Auf ein angenommenes Lebensalter von 70 Jahren hochgerechnet sind dies 329 t. In Hessen wurden nach der Lagerstättenerhebung des HLNUG im Jahr 2016 ca. 7,3 Mio. Tonnen Sand und Kies, einschließlich Quarzsand/Quarzkies gefördert. Sande und Kiese sind in ihrer Rohform Produkte mechanischer und chemischer Verwitterung von Gesteinen. Sie können daher, je nachdem aus welchem Gestein sie hervorgegangen sind, aus ganz unterschiedlichen Mineralen bestehen und unterschiedliche Kornformen und Farben aufweisen. Sand wird geologisch-gesteinskundlich als ein aus Partikeln zusammengesetztes natürlich gebildetes Lockergestein mit einer Korngröße zwischen 0,063 und 2 mm Durchmesser definiert In der industriellen Praxis unterscheidet man dagegen je nach Einsatzgebiet Sande mit den Korngrößen 0-2 mm und 2-4 mm. Als Kies werden dagegen Partikel zwischen 2 und 63 mm Durchmesser bezeichnet, die mehr oder weniger gut gerundet sind. Sind Partikel in Feinkiesgröße noch überwiegend eckig, weil sie kaum transportiert wurden, so nennt man das Lockergestein Grus . Natürlich vorkommende Sande und Kiese bestehen meist aus einem Gemenge von Körnern unterschiedlicher Größe, in dem auch Anteile von Überkorn (Steine und Blöcke) sowie Schluff oder Ton enthalten sind. Nahezu reine Sande oder Kiese sind daher in der Natur selten. Häufig bestehen Sand und Kies-Lagerstätten vorwiegend aus Sanden, die Kieskörnung enthalten und/oder in die Kieslagen eingeschaltet sind. Man spricht dann von Kiessanden . Neben der Herkunft der Kies- und Sandkörner beeinflussen die Art des Transportes durch Flüsse, durch Strömungen und Wellenbewegungen im Meer, durch Gletscher oder mittels des Windes sowie die Ablagerungsbedingungen das Erscheinungsbild des Sedimentes. Die Körner können bei Verfrachtung gerundet und nach Größe oder Form sortiert werden. Unter Wasserbedeckung bleiben Sande und Kiese meist grau, während unter oxidierenden Bedingungen in den Wüstengebieten der Erde zumeist gelbe, braune und rote Farben durch die Oxidation des an der Oberfläche der Körner vorhandenen Eisens entstehen. Die feinkörnigeren Sande haben im Allgemeinen eine längere oder intensivere Transportgeschichte hinter sich als Kiese. Am Ende der mechanischen, aber auch chemischen Transportprozesse reichern sich meist härtete, stabilere Mineralkomponenten im Sediment an. Für die Sande ist daher ein großer Anteil an Quarzkörnern typisch. In reiner Form entstehen so Quarzsande. Sie kennzeichnen durch ihre gute Sortierung eine größere Reife des Sedimentes und deuten auf einen liefergebietsfernen Ablagerungsraum hin. Mit der Nähe zum Liefergebiet bleiben auch die Sedimentminerale unreifer und zwischen die Quarzkörner mischen sich Feldspäte und Gesteinsbruchstücke bzw. andere Mineralkörner. Sind wie in Südhessen im nahen Liefergebiet quarzreiche Gesteine wie z.B. der Taunusquarzit vorhanden, bilden sich Lagerstätten mit Quarzkiesen und -sanden. Die Wüsten der Welt sind voller Sand. Dieses „Meer aus Sand“ ist scheinbar eine schier unerschöpfliche Rohstoffquelle. Gerade dieser Sand kann jedoch in der Baustoffindustrie nur eingeschränkt genutzt werden. Die Körner des Wüstensandes unterscheiden sich stark von denen der Fluss- oder Meeressande. Wind ist in der Lage, Sandkörner 100-mal effektiver abzurunden, als Wasser das je könnte. Um diesen Rundungsgrad zu erreichen, müssten Flusssande beispielsweise die mehr als 4 000 km lange Reise von der Quelle bis zur Mündung des Mississippi 1 000-fach wiederholen (WELLAND, M. (2009): Sand - A Journey Through Science and Imagination). Die windverfrachteten d.h. äolischen Quarzkörner im Wüstensand sind daher sehr gut gerundet und in einem engen Korngrößenbereich gut sortiert. Aus diesem Grund hat Wüstensand einen geringen Verfestigungsgrad und ist als Bauzuschlagsstoff für Beton weniger gut geeignet als z.B. Flusssand oder aber Meeressand. So erklärt sich, warum Dubai für seine zahlreichen imposanten Bauprojekte trotz seiner Wüsten vor der Haustür von Sandimporten aus Australien und weiteren Ländern abhängig ist. Aber nicht nur reiche Wüstenstaaten sind auf fremden Sand angewiesen. Singapur beispielsweise versucht mit Sandimporten aus ganz Südostasien sein begrenztes Inselterritorium zu erweitern. Der boomende Handel mit dem „richtigen“ Sand hat weltweit einen regelrechten Sandkrieg ausgelöst. Weitgehend unbekannt sind jedoch die Folgen: zerstörte Strände, Inseln verschwinden im Meer, Menschen verlieren ihre Existenzgrundlage und Tiere ihren Lebensraum. Die Gewinnung von Sanden ist in Hessen wie in ganz Deutschland durch Abgrabungsgenehmigungen einschließlich umweltrelevanter Auflagen klar geregelt, so dass die der Öffentlichkeit weitgehend unbekannte Schattenseite der weltweiten Sandnachfrage hier nicht Platz greift. Wie die Karte zeigt, haben Sande und Kiese eine weite Verbreitung in Hessen mit einer Konzentration der hochwertigen Lagerstätten (Zone 1 in der Karte) und deren Gewinnungsstellen im Einzugsbereich der quartärzeitlichen Flusssysteme von Rhein, Main, Neckar, Fulda, Eder, Lahn und Ohm. Die hessischen Sand- und Kiesvorkommen wurden während des Quartär- und Tertiärzeitalters entweder in Senkungsgebieten oder entlang sich in das Gestein einschneidender Flüsse abgelagert. Mit Ausnahme der > 50 m mächtigen Terrassenablagerungen der Zennerner Senke zwischen den Flüssen Eder und Ohm bei Fritzlar besitzen Sand- und Kies-Lagerstätten im Bereich der mittel- und nordhessischen Flussläufe von Lahn, Fulda, Werra, Eder und Schwalm nur Mächtigkeiten von 3 bis 20 m. Diese Lagerstätten haben häufig einen höheren Kiesanteil, sind aber trotz ihres geringen Volumens für die jeweiligen Regionen von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, da die kurzen Transportwege einen großen Vorteil für die wirtschaftliche Nutzung haben. Die Sedimentationsräume des nördlichen Oberrheingrabens und der östlichen Untermainebene wie z.B. im Raum Babenhausen besitzen mit abbaubaren Rohstoffmächtigkeiten zwischen 20 und 60 m die mit Abstand größten Sand- und Kies-Potenziale in Hessen. Grundsätzlich ist das Vorkommen von Sanden und Kiesen im oder randlich von wirtschaftlichen Ballungsräumen wie dem Rhein-Main- und dem Rhein-Neckar-Raum, der Region Kassel und der Region Marburg-Gießen von Vorteil. Aus der hohen Bevölkerungsdichte insbesondere im Rhein-Main-Gebiet resultieren jedoch zahlreiche Flächennutzungskonflikte, die Lagerstättensicherung und ökologisch sinnvollen Rohstoffabbau aus der Region für die Region bisher einschränken bzw. ausschließen. Ältere tertiärzeitliche Sande haben zumeist einen höheren Quarzanteil. Insbesondere in der Wetterau, am Taunusrand, der Idsteiner Senke und dem Limburger Becken kommen Quarzsande und -kiese vor. Aber auch in Randbereichen des Vogelsbergs, nördlich Schwalmstadt und im Großraum Kassel sind tertiärzeitliche Sande verbreitet. Die Mächtigkeit dieser Sande ist sehr unterschiedlich und kann > 20 m erreichen. In Nord- und Mittelhessen ist der Buntsandstein aus dem Erdmittelalter weit verbreitet. Gebietsweise sind die Sandsteine oberflächennah stark verwittert und zu Mürbsand entfestigt (Zone 2 in der Karte). Sie finden als Bausande und Formsande Verwendung. Auch in Verwitterungszonen älterer Hartgesteine wie Graniten, Granodioriten, Diorite, überwiegend im Odenwald, kam es zur Entfestigung. Diese daraus resultierende kiesbetonten Lockergesteine (Zone 3 in der Karte), sog. Gruse , wurden bis vor wenigen Jahren als Hauptrohstoff u.a. als „Römerkies“ gewonnen. Natürlich vorkommende Sande und Kiese unterschiedlichster Ausgangsgesteine können mittels geeigneter Abbau- und Aufbereitungsmethoden (Sieben, Waschen etc.) sowie Zumischung evtl. fehlender Körnungen in der Regel technisch so optimiert werden, dass ein breiter industrieller Einsatz möglich wird. Wirtschaftlich ist dies aber nur, wenn die betreffende Lagerstätte qualitative wie quantitative Rahmenbedingungen für entsprechenden Produkte und Produktlinien erfüllt. Aus geologischer Sicht sind die drei Basiskriterien, die technische Eigenschaften wie z.B. Frostwiderstand, Verdichtbarkeit oder Wasseraufnahme bedingen, das Korngrößenspektrum , die Kornform und nicht zuletzt die mineralogische Zusammensetzung . Fachbericht Sand und Kies Themenkarten zur Rohstoffgeologie: GeologieViewer Kartenplot Übersichtskarte Sande und Kiese in Hessen 1 : 300000 über HLNUG-Vertrieb
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