Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Archiv Aus der Praxis Schadstoffträger festhalten

Schadstoffträger festhalten

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:37 — abgelaufen

Feinste Partikel im Grundwasser tragen verschiedene Stoffe mit sich – überproportional oft werden diese an Gesteinsflächen festgehalten. Warum das so ist, haben Forscher nun erstmals herausgefunden. Ihre Entdeckung könnte u.a. dabei helfen, Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser zu verringern.

Ist die Oberflächenladung zweier Partikel oder Moleküle gleich, stoßen sie sich ab. Soweit die Theorie. „Im Bereich der Mineraloberflächen sieht die Realität oft anders aus“, sagt Dr. Cornelius Fischer, Leiter des Forschungsprojektes „Die Reaktivität von Mineral- und Gesteinsoberflächen gegenüber Kolloiden“ und Mitarbeiter der Georg-August Universität Göttingen. Denn Experimente zeigten, dass feinste Mineralpartikel in Flüssigkeiten, sogenannte Kolloide, vielfach an Mineraloberflächen festgehalten wurden – trotz gleicher Oberflächenladung. Ein ungewöhnliches Phänomen. „Das war der Ansatz für unser Projekt“, sagt Fischer. Bisher habe man nur ungenaue Vorstellungen davon gehabt, ob und wo genau Kolloide an Gesteinsflächen festgehalten werden. Im November 2008 startete das dreijährige Projekt, das im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN-Programms gefördert wird.

Schadstoffe, „Beifahrer“ von Kolloiden


Das Verhalten der Kolloide ist für die Forscher deshalb so interessant, weil diese so häufig in der Natur vorkommen, etwa in Bach- oder im Grundwasser. Die Kleinstpartikel mit Größen unter einem tausendstel Millimeter (tausendstel Millimeter = 1 µm, Anm. d. Red.), zu denen etwa Eisenoxide oder Tonminerale zählen  können verschiedene Moleküle adsorbieren. Dazu gehören auch Schadstoffe und radioaktives Material wie Radionuklide. „Vereinfacht formuliert funktionieren Kolloide wie kleine Fahrzeuge für Schadstoffe. Festgeklammert an den Kolloiden können einige der Schadstoffe wesentlich schneller durch Flüssigkeiten gelangen als alleine“, erläutert Fischer. Ziel der Forscher: Mehr über den „Klebe“-Effekt der Kolloide an Gesteinsoberflächen oder Sedimentkörnern erfahren, um den Effekt quantitativ vorherzusagen.

Die Oberfläche macht den Unterschied


Per hoch-ortsauflösender dreidimensionaler Mikroskopie und Experimenten mit verschiedenen Oberflächentypen gingen die Forscher der Frage nach, wie die Kolloide mit den im Mikro- und Submikrometerbereich strukturierten Mineralen und Mineralaggregaten reagieren. Das Ergebnis: Die Rauheit oder Struktur der Gesteinsoberflächen reduziert den Abstoßungseffekt, den gleiche Oberflächenladungen ausüben. Änderungen an der Rauheit der Oberfläche sind quantitativ messbar, ihr Einfluss auf den Rückhalt der Partikel darüber hinaus vorhersagbar, sagt Fischer. Gerade ist die Forschergruppe dabei zu bestimmen, welche Oberflächenformen besonders effektiv bei der Adsorption bestimmter Kolloide sind. Mit den erreichten Ergebnissen ist Fischer sehr zufrieden. Das quantitative Verständnis für den Rückhalt der Kolloide sei verbessert worden.

Breite Möglichkeiten für Anwendungen


So könnte das Projekt Ausgangspunkt sein, um Schadstoffe etwa in bestimmten Grundwasserleitern effektiver rückzuhalten oder gezielter zu transportieren. Gleichzeitig könnten aufbauend auf den Erkenntnissen und weiteren Forschungen im Bereich der Zwischen- und Endlagerung von radioaktivem Material die Selbstheilungschancen und der Rückhalt der Schadstoffe im umgebenden Gestein genauer abgeschätzt werden. Interesse daran hat beispielsweise einer der Projektpartner, das Institut für nukleare Entsorgung in Karlsruhe.

Was an Kolloiden im Lockersediment festgehalten wird, kann die weitere Entwicklung des Porenraums bei der Gesteinsverfestigung beeinflussen. Letztlich lassen sich dann auch auf solche Prozesse  Unterschiede in der Qualität von Speichergesteinen zurückführen. Das ist interessant für die Reservoir-Geologie. Denn die Porenräume von Sandstein etwa können ein Reservoir für Erdgas oder Öl sein.

Damit ergibt sich eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten. „Wir hoffen, dass unsere Bewerbung für weitere Fördergelder erfolgreich ist“, so der Leiter des Projektes.

CP, iserundschmidt 10/2011


Weitere Infos zum Projekt finden Sie auf den Seiten der GEOTECHNOLOGIEN und auf der Projekt-Homepage.

 

Verweise
Bild(er)