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Samstag, 16.12.2017
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Sonnenblumen entgiften Böden

Geowissenschaftler entwickeln neue Modelle zur Beseitigung von Schwermetallkontaminationen

Mithilfe von Energiepflanzen wie Sonnenblumen und Bodenbakterien wollen Geowissenschaftler künftig schwermetallhaltige Böden schneller und gezielter entgiften. Auf einem Versuchsfeld im Bereich des früheren Uranbergbaus bei Gera sollen Modelle entwickelt werden, die sich auf Bergbaufolgelandschaften weltweit übertragen lassen.
Sonnenblumen

Sonnenblumen

„Wir wollen auf schwach kontaminierten Böden den Weizen früher als erst in tausend Jahren ernten können“, beschreibt Professor Georg Büchel von der Universität Jena das Ziel des Projektes. Zwei Problemfelder stehen dabei laut dem Lehrstuhlinhaber für Angewandte Geologie im Mittelpunkt der Arbeit: „Es geht darum, die ungezielte Verlagerung der Schwermetalle in die Pflanze und ins Grundwasser zu verhindern.“ Die Geowissenschaftler untersuchen deshalb, wie diese Prozesse bisher verlaufen, um anschließend moderierend eingreifen zu können.

Natürliche Regeneration langwierig


Die Mechanismen, die zur Bodenkontamination führen, sind generell dieselben: Gesteine werden durch den Bergbau an die Oberfläche befördert und oxidieren dort. Dabei werden die im Erz enthaltenen Schwefelverbindungen, die Sulfide, frei und oxidieren zu Sulfaten. Sich dabei bildende Säure löst die natürlicherweise im Boden enthaltenen Schwermetalle und vergiftet so die Umgebung. Wegen des hohen mobilen Schwermetallgehalts sind die Böden auf lange Zeit verseucht, natürliche Regenerationsprozesse dauern viele hundert Jahre.

Raps, Klee und Sonnenblumen im Einsatz


Materialentnahme

Materialentnahme

Energiepflanzen, darunter Raps, Klee, Sonnenblumen und Mais, sollen die Böden nun in deutlich kürzerer dekontaminieren. Die Wissenschaftler sprechen von Phytoremediation - das ist der gezielte Einsatz von Pflanzen, um Schadstoffe aus Böden, Wasser oder Sediment zu extrahieren oder zu stabilisieren.


„Die Schadstoffe lagern sich in den Pflanzen an und werden dann zusammen mit der Biomasse verbrannt“, erläutert Dirk Merten, der gemeinsam mit Büchel das Projekt KOBIOGEO leitet. KOBIOGEO steht für „Kontrolle biologischer Untersuchungen bei der Dekontamination heterogener, schwach radioaktiv kontaminierter Geosubstrate für die Strahlenschutzvorsorge“.

Die Hinterlassenschaften des Uranbergbaus bei Gera und Ronneburg sind ein kleines Areal mit einer vergleichsweise geringen Kontamination, in dem heilende Eingriffe wünschenswert und notwendig sind. „Der weltweit steigende Bedarf an Metallen erhöht die Bedeutung unseres Projekts“, sagt Büchel. Im vergangenen Jahr seien weltweit 38 Milliarden US-Dollar in die Erschließung und Erweiterung von Bergwerken und Tagebauen geflossen. Darunter in solch gigantische Anlagen wie die Kupfermine in Chuquicamata in der Atacamawüste im Norden Chiles, die sich über eine Fläche von 13.000 Quadratkilometer erstreckt.

Doppelstrategie im Test


Auf dem 50 mal 50 Meter großen Testfeld bei Gera und im Labor erproben die Geowissenschaftler der Universität eine Doppelstrategie: Sie steuern die Schwermetallaufnahme in die Pflanze und erhöhen den Biomasseanteil. „Zum Einsatz kommen auch Streptomyceten, das sind Bodenbakterien, die mit den Schwermetallbelastungen klarkommen“, sagt Merten.

Mit Hilfe der Bakterien vermindern die Forscher den „Schwermetallstress“ der Pflanzen, die so besser gedeihen. Weil beim Verbrennen der Energiepflanzen die Metalle in der Asche zurückbleiben, wollen die Jenaer Geowissenschaftler mit der TU Dresden kooperieren. Schon jetzt arbeiten sie mit Professorin Erika Kothe vom Institut für Mikrobiologie der Jenaer Universität und dem Botaniker Hans Bergmann zusammen, deren Fachwissen unverzichtbar ist.

Im März 2008 präsentieren Büchel und sein Team erste Ergebnisse auf der Hannover-Messe. „Wir suchen europäische Partner, um die wissenschaftlichen Erkenntnisse in die Praxis zu überführen“, sagt Büchel.
(idw - Universität Jena, 07.01.2008 - DLO)
 
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