Mikrobielle Stickstoffumwandlung beim Abbau von Abfall

Von allen Bauwerken sind Deponien diejenigen mit der höchsten Lebensdauer; sie beinhalten ein großes und lang andauerndes Gefährdungspotential für Mensch & Umwelt. Studien belegen, dass von Hausmülldeponien über Jahrhunderte eine relevante Umweltgefährdung ausgeht. Hauptverantwortlich dafür sind Emissionen über den Sickerwasserpfad, wobei insbesondere die Stickstoffbelastung des Sickerwassers über lange Zeiträume ein umweltverträgliches Maß überschreitet. Um Hausmülldeponien im Sinne der Nachhaltigkeit innerhalb von 30 Jahren in einen umweltverträglichen Zustand überzuführen, wurden in der Vergangenheit verschiedene Konzepte zur Reduktion von Emissionen aus Deponien entwickelt. Neben dem Ausspülen von Schadstoffen (Flushing) wird insbesondere die Belüftung deponierter Abfälle (Aerobisierung) zunehmend propagiert. Primäres Ziel dabei ist es, Deponieemissionen nachhaltig auf ein umweltverträgliches Maß zu reduzieren. Versuchsergebnisse verschiedenster Autoren zeigen, dass die Belüftung von Deponien zu einer raschen Reduktion der Stickstoffemissionen führt. Allerdings ist bis dato unbekannt, inwiefern die beobachtete Reduktion auf einen Abbau des Stickstoffstoffpools zurückzuführen ist, und demzufolge ein Wiederanstieg der Emissionen nach Beendigung der Belüftungsmaßnahmen ausgeschlossen werden kann. Das Ziel des Projekts besteht demzufolge darin, die langfristige Wirkung der Belüftung auf den Stickstoffhaushalt von Hausmülldeponien zu untersuchen. Dazu werden Deponiesimulationsreaktoren unter aeroben und anaeroben Bedingungen betrieben und sämtliche Stickstoffemissionen sowie der in den Reaktoren verbleibende Stickstoffpool art- und mengenmäßig erfasst. Anhand dieser Daten werdendetaillierte Stoffbilanzen erstellt. UmdieBedeutungdereinzelnen Stickstoffumsetzungsprozesse ermitteln zu können, werden zusätzlich zu den Reaktorversuchen Inkubationstests mit stabilen Isotopen (15N) durchgeführt. Desweitern werden die an den Stickstoffumsetzungen beteiligten Mikroorganismenpopulationen qualitativ und quantitativ bestimmt. Das gegenständliche Projekt ermöglicht es erstmalig den gesamten Umsatz und Verbleib von Stickstoff in Deponien zu erfassen, und die wesentlichen Einflussgrößen zu bestimmen. Dadurch wird es nicht nur möglich eine Vielzahl an bestehenden Studien, die punktuelle Untersuchungen zum Verbleib von Stickstoff vorgenommen haben besser zu interpretieren, sondern auch bestehende Sanierungsverfahren für Deponien gezielt zu optimieren. Die zu erwartenden Ergebnisse des Projektes beinhalten: 1.Information über Umsetzung und Verbleib von Stickstoffstoff in belüften Deponien 2.Daten über die Zusammensetzung und Veränderung der Mikroorganismenpopulation in aeroben und anaeroben Abfallschüttungen 3.Quantifizierung der Stickstoffumsetzungsprozesse in belüfteten Deponien 4.Erkenntnisse über den Erfolg von Belüftungsmaßnahmen (hinsichtlich der nachhaltigen Reduktion von Stickstoffemissionen)

Trotz des Verbots der Deponierung unbehandelter Siedlungsabfälle in Europa bleiben Emissionen, die von solchen Altdeponien ausgehen noch Jahrzehnte - wenn nicht sogar Jahrhunderte - umweltrelevant. Durch In-Situ Belüftung wird versucht, die Methan- und Ammoniumemissionen in kurzer Frist auf ein verträgliches Maß zu senken; jedoch können solche Anlagen nicht ad infinitum betrieben werden. Neun Deponiesimulationsreaktoren (DSR) wurden über einen Zeitraum von etwas mehr als zwei Jahren in Gruppen zu jeweils drei Reaktoren auf unterschiedliche Arten betrieben: durchgängig aerob sowie durchgängig anaerob und aerob-anaerob. In letzterem Fall wurde die Belüftung nach einem Jahr eingestellt, um das Ende einer solchen Sanierung zu simulieren. Es wurde ein geringfügiger und zeitlich verzögerter Wiederanstieg der Emissionen verzeichnet. Durch Bilanzierung des Stickstoffinventars konnte gezeigt werden, dass es - wie im natürlichen Stickstoffkreislauf auch - kaum zu einem Austrag von Stickstoff kommt. Mehr als 83% des zu Beginn des Experiments vorhandenen Stickstoffs verblieben im Feststoff und unterlag internem Recycling. Die Anwendung der Chloroform Fumigation-Extraktion zeigte auf, dass die Reduktion der Emissionen nicht wie ursprünglich angenommen auf Inkorporation in Biomasse zurückzuführen ist. Vielmehr scheint es zu einer Veränderung (Erhöhung) der Sorptionskapazität zu kommen, welche auch deutlich über das Ende der Belüftung hinaus bestehen bleibt. Dies könnte auf eine verzögerte Freisetzung der Schadstoffe (insbesondere Ammonium) über einen längeren Zeitraum auf niedrigerem Niveau hinauslaufen.