LHKW-Sanierung im Grundwasser mit dem TUBA-Verfahren (Dampf-Luft-Injektion) unter einem Gebäude bei fortlaufender Produktion

Standortsituation

Auf diesem Industriegrundstück werden seit 1958 Druck- und Spritzgussteile aus Magnesium, Aluminium und Kunststoff hergestellt. Ab dem Jahr 1964 wurden in verschiedenen Produktionsbereichen auf dem Werksareal Entfettungsanlagen betrieben. Einige der Entfettungsanlagen wurden über mehrere Jahre, meist nach dem damaligen "Stand der Technik" in offener Bauweise betrieben. Zur Oberflächenbehandlung der Metallteile kamen dabei unterschiedliche Lösemittel bzw. leichtflüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe (LHKW) zum Einsatz. Vor allem wurden Tetrachlorethen (PER), Trichlorethen (TRI) und 1,1,1-Trichlorethan zur Entfettung verwendet. Durch Handhabungsverluste und seinerzeit zeitgemäße, aber nach heutigen Standards unzureichenden Schutzvorkehrungen bei Lagerung und Gebrauch, kam es zu Verunreinigungen des Untergrundes.

Thermische In-situ-Altlastensanierung mit dem TUBA-Verfahren

Die Sanierungsfläche für die LHKW-Quellensanierung (ca. 150 m²) befand sich um den Pegel SA4 und damit unter und neben einem genutzten Produktionsgebäude. Ab 1996 wurde bis zum Jahr 2002 eine konventionelle, „kalte“ Bodenluftabsaugung (BLA) betrieben. Dabei konnten 36 kg CKW aus dem Boden zurückgefördert werden (mittlere Jahresfracht: < 6 kg/a). Die konventionelle BLA wurde wegen mangelnder Wirtschaftlichkeit im Jahr 2002 außer Betrieb genommen, da die LHKW-Mobilisierung über Diffusion im bindigen Boden zu gering war. Die LHKW-Quelle war jedoch noch nicht vollständig beseitigt.

Trotz der herausfordernden geologischen Verhältnisse mit bindigen, dichtgelagerten Schichten kam das TUBA-Verfahren zur Anwendung (Dampf-Luft-Injektion). Im Jahr 2013 erfolgte die Installation und Inbetriebnahme des TUBA-Verfahrens. Die thermische in-situ Sanierung erfolgte in der ungesättigten Bodenzone und im Grundwasser. Zur Sanierung wurde ein Dampf-Luft-Gemisch in das Grundwasser injiziert. Die Dampfausbreitung erfolgte entlang besser durchlässiger Wegsamkeiten. Als Abschaltkriterium für die Heiztechnik wurde eine LHKW-Konzentration in den Bodenluftbrunnen von 50 mg/m³ festgelegt.

Die Grundfläche war aus der Erkundung zu rd. 150 m² abgeschätzt worden. Aufgrund der hier beheimateten sensiblen Serienproduktion von Werkstücken waren sämtliche Arbeiten und Betriebszustände bei der Altlastensanierung so zu planen und umzusetzen, dass unvorhergesehene Störungen der Produktion des AG vermieden wurden. Die Arbeiten waren daher sehr eng mit diesem abzustimmen. In dem Sanierungsbereich war ein ungehinderter Gabelstaplerverkehr sicherzustellen. Daher wurden Leitungen für die Bodenluftabsaugung und Stromkabel für den Betrieb der Heizelemente teilweise unter der Hallendecke bzw. unter dem Hallenboden verlegt.

Bei den Bohrarbeiten für randlich vom Sanierungsfeld gelegene Messstellen wurden lokal erhöhte LHKW-Belastungen im Untergrund festgestellt. Dieses Ergebnis erweiterte das bisherige konzeptionelle Standortmodell. Durch die schnelle und fachlich differenzierte Abstimmung der Beteiligten unter Einbeziehung der mit der Maßnahme betrauten Behördenvertreter war es möglich, parallel zu den laufenden Bohrarbeiten die Sanierungsanlage planerisch an die neue Erkundungssituation anzupassen. Der zu sanierende LHKW-Quellbereich wurde verdoppelt. Der gesamte Sanierungsbereich umfasste nun etwa 300 m². Das Brunnenfeld wurde sowohl für die Dampfinjektion als auch für die Extraktion parallel zu den laufenden Bohrarbeiten erweitert und an die neue Erkundungssituation angepasst. 

Aufgrund des großen Abstands zwischen Dampf-Luft-Injektion (bei mind. 9 m u. GOK) und Gebäudefundamenten bestand keine Gefahr eines Einflusses auf die Tragfähigkeit.

Besondere Herausforderungen:

• enge Abstimmung und marginale Beeinflussung der Produktionsprozesse im Werk,
• Restriktionen beim Bohrdesign durch Gebäudeinfrastruktur (u.a. Fahrstuhl, Treppenhaus) und Produktion (u.a. Maschinenstände, Fahrwege)
• saisonal stark schwankende Grundwasserspiegel durch Schmelzwasser,
• online-Überwachung der Raumluft mit dem Nachweis, dass sich durch die thermische Beseitigung des LHKW-Schadensherds die Qualität der Raumluft schnell und dauerhaft verbesserte

Sanierungsergebnis und Bewertung

Insgesamt wurden in 6 Monaten 56 kg LHKW thermisch in-situ mobilisiert und über die Bodenluftabsaugung unmittelbar ausgetragen. Der mittlere monatliche LHKW-Austrag wurde mit der Dampf-Luft-Injektion (TUBA-Verfahren) auf das 25-50-fache gesteigert. Die Dampf-Luft-Injektion war damit wirtschaftlicher als die lang laufenden Sicherungsmaßnahmen. Nach Abschluss der Sanierung war die LHKW-Quelle beseitigt.

Durch die thermische Sanierung der LHKW-Quelle im Boden verbesserte sich die Raumluftqualität nachweislich. Unkontrollierte Schadstoffausgasungen wurden trotz der komplexen Hydrogeologie durch den Betrieb der konservativ ausgelegten Bodenluftabsaugung unterbunden.

Nach dem erfolgreichen Abschluss der thermischen in-situ LHKW-Quellensanierung waren keine LHKW-Emissionen aus dem sanierten Bereich ins Grundwasser mehr nachweisbar. Die seit 1996 in Betrieb befindliche Grundwassersanierungsanlage konnte 2017 außer Betrieb genommen werden.

Unsere thermischen in-situ Sanierungsverfahren TUBA und THERIS wurden 2024 mit einem Nachhaltigkeitspreis ausgezeichnet.