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Freitag, 27.05.2016
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Erst ölverseucht, dann fruchtbar

Mit Öl belasteter Boden lässt sich mit neuem Verfahren energiesparend retten

Salatanbau nach Ölpest: Ölverseuchter Boden lässt sich mit einer neuen Methode einfacher aufarbeiten und sogar wieder fruchtbar machen. Die Schadstoffe verschwinden dabei so gründlich, dass US-Forscher auf dem von ihnen gereinigten Boden sogar Salat anbauen konnten. Das neue Verfahren kostet außerdem weniger Energie als bisherige Techniken, berichten die Wissenschaftler im Magazin "Environmental Science and Technology".
Pipeline in Alaska. Bei Unfällen mit Öl verseuchter Boden muss für viel Geld saniert werden.

Pipeline in Alaska. Bei Unfällen mit Öl verseuchter Boden muss für viel Geld saniert werden.

Ölkatastrophen erregen regelmäßig auf traurige Art weltweit Aufsehen. Besonders dramatisch sind dabei Havarien, bei denen sich ein Ölteppich über tausende von Quadratkilometern über Ozean und Strände erstreckt, wie etwa im Falle der explodierten Ölplattform Deepwater Horizon . Doch die meisten Ölkatastrophen geschehen nicht auf dem Meer, sagt Pedro Alvarez von der Rice University in Houston: Demnach finden 98 Prozent solcher Unglücke an Land statt, rund 25.000 Mal im Jahr.

Über zehn Milliarden für Aufarbeitung


Die Folgen für den Boden sind ähnlich schwerwiegend wie für das ölverseuchte Meer. Denn das Öl enthält unzählige giftige Stoffe, die für Organismen tödlich oder zumindest schädlich sind. Außerdem ist es wasserabweisend, so dass Pflanzen auf dem belasteten Boden keine Chance mehr haben. Solchen Boden zu retten ist zeitaufwändig und teuer: Industrie und Regierungen geben weltweit jährlich rund 8,8 Milliarden Euro für solche Maßnahmen aus.

Alvarez und seine Kollegen wollen die Aufarbeitung und damit die Rettung von ölverseuchtem Boden erleichtern: "Unser eigentliches Ziel war es, die Maßnahmen gegen ausgelaufenes Öl zu beschleunigen. Aber wir haben gehofft, dabei auch kontaminierten Boden in fruchtbaren Boden zu verwandeln", sagt der Forscher.


Koks statt Pflanzenkohle


Die Methode, die die Wissenschaftler dazu einsetzten, ist denkbar einfach: Sie erhitzten ölbelastete Erde für drei Stunden auf 420 Grad Celsius. Wichtig dabei war, dass kein Sauerstoff hinzukommen durfte. Chemiker bezeichnen dieses Verfahren als Pyrolyse. Dabei verfliegen zunächst die leichteren Bestandteile des Öls. Die Ketten der größeren Kohlenwasserstoff-Moleküle zerfallen ab 350 Grad in kleinere, einfachere Bestandteile und verkohlen teilweise. Der ganze Prozess ähnelt auch den industriellen Vorgängen in einer Erdöl-Raffinerie.

Die Pyrolyse macht aus ölverseuchter Erde fruchtbaren Boden, auf dem sogar Salat wächst.

Die Pyrolyse macht aus ölverseuchter Erde fruchtbaren Boden, auf dem sogar Salat wächst.

"Anfangs dachten wir, wir könnten die Kohlenwasserstoffe in pflanzliche Kohle verwandeln", erklärt Alvarez. Dies erwies sich aber nur zum Teil als richtig: Statt der Pflanzenkohle entstand ein kohleartiges Material, das eher Koks ähnelt. Pflanzenkohle ist ein solides Material aus eigenen Partikeln. Die Kohle, die Alvarez und Kollegen erzeugten, scheint dagegen bereits vorhandene Bodenpartikel zu ummanteln. Beide Arten von Kohle haben eine poröse Struktur, die Wasser und Nährstoffe im Boden hält.

Salatanbau nach Bodenrettung


Das neue Reinigungsverfahren für den verseuchten Boden war erfolgreich: Die giftigen Stoffe verschwanden und lagen hinterher deutlich unterhalb der Grenzwerte. Der behandelte Boden war auch nicht mehr wasserabweisend. Außerdem verblieben einige der Nährstoffe im Boden, und auch der zurückbleibende Kohlenstoff erwies sich als hilfreich für das Wachstum von Pflanzen, beschreibt Alvarez.

Um zu überprüfen, ob Boden tatsächlich saniert und sogar fruchtbar war, pflanzten die Forscher Salat darauf an – mit Erfolg. "Es gibt keine einzelne Pflanze, die offiziell als Testpflanze für giftige Ölbestandteile gilt", sagt Erstautorin Julia Vidonish von der Rice University. "Aber Salat gilt als sehr empfindlich gegenüber Giftstoffen, besonders aus Öl." Selbst wenn der Boden nicht für Nahrungspflanzen genutzt werden soll, könnte er zumindest zum Begrünen der vorher verseuchten Flächen dienen und so auch gegen Erosion helfen.

Bei einer Ölpest in Israel traten im Dezember 2014 drei bis fünf Millionen Liter Rohöl aus einer gebrochenen Pipeline aus und verseuchten ein Naturschutzgebiet.

Bei einer Ölpest in Israel traten im Dezember 2014 drei bis fünf Millionen Liter Rohöl aus einer gebrochenen Pipeline aus und verseuchten ein Naturschutzgebiet.

Nicht bloß Wüstensand


Dass in dem Boden tatsächlich Pflanzen wachsen, ist ein großer Vorteil gegenüber bisherigen Verfahren. Bislang musste der Boden geradezu eingeäschert werden, indem zur Hitze auch Sauerstoff kommt. Dabei verbrennt das Öl nahezu vollständig, aber der Boden verliert auch alle anderen fruchtbaren Bestandteile. Außerdem kostet die Prozedur 40 bis 60 Prozent mehr Energie.

Anders bei der Pyrolyse: "Wir können die gesamte Belastung entfernen und gleichzeitig ein Endprodukt mit landwirtschaftlichem Wert erhalten", sagt Koautor Kyriacos Zygourakis von der Rice University. "Wir verwandeln es nicht bloß in Wüstensand." Die etablierte Technik ließe sich ohne großen Aufwand auf das neue Verfahren umstellen, meinen die Forscher. (Environmental Science & Technology, 2015; doi: 10.1021/acs.est.5b02620)
(Rice University, 24.08.2015 - AKR)