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SURFTRAP

erstellt von huenken zuletzt verändert: 24.10.2011 07:41

Projekt:
SURFTRAP
Entwicklung und Optimierung eines Verfahrens zur Biosynthese reaktiver Eisenmineraloberflächen zur Wasseraufbereitung
Laufzeit:
01.07.2008 bis 28.02.2012
Koordinator:
Prof. Dr. Stefan Peiffer

Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie
Universitätsstraße 30
95440 Bayreuth
Projektpartner:
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Biowissenschaften (AG Umweltmikrobiologie)

G.E.O.S. Freiberg Ingenieurgesellschaft mbH

LMU München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften (Sektion Kristallographie)

Programm:
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN
Themenschwerpunkt: Mineraloberflächen: Von atomaren Prozessen zur Geotechnik
Ziele:
Ziel des Vorhabens ist es, unter Nutzung von Schwertmannit, welcher als Reststoff bei der Aufbereitung von Abwässern des Braunkohlebergbaus anfällt, eine kostengünstige Wasserbehandlungstechnologie zur Arsen-Elimination zu entwickeln. In Wässern höherer Alkalinität wandelt sich Schwertmannit rasch in Fe(III)-Hydroxide um, die reaktive Mineraloberflächen zur Schadstoff-Adsorption bereitstellen. Gegenüber dem Fe(III)Cl3-Einsatz werden pro mol Fe(OH)3 nur ca. 8% der Alkalinität und 4% der Salzkonzentration freigesetzt.

Im Teilprojekt 1 (TU Freiberg) soll das Verständnis der Biomineralisation von Schwertmannit verbessert und dessen Bildungsbedingungen optimiert werden. Der biotische Mineralbildungsprozess wird unter verschiedenen Milieubedingungen bzw. mit verschiedenen, z. T. aus der bestehenden Pilotanlage (TP2) kultivierten und isolierten Bakterienspezies untersucht. Die gebildeten Mineralstrukturen werden anschließend mittels TEM, Radioisotopie und SNMS analysiert. Der Einfluss von Eisen-Oxidase-Komplexen in den Zellmembranen von Bakterien soll durch biochemische Analysen und Strukturaufklärung ermittelt werden.

Im Teilprojekt 2 (GEOS Freiberg mit Unterstützung der Vattenfall Europe Mining AG) soll die Synthese von Schwertmannit in einer bereits bestehenden Pilotanlage biotechnologisch optimiert werden, um im Dauerbetrieb hohe Raum-Zeit-Umsatzraten zu erreichen. Hierzu wird eine veränderte Reaktionsführung (getrennte Eisenoxidation und Schwertmannit-Fällung), die Zugabe puffernder Substanzen (zur Anhebung des pH-Wertes zur Optimierung der Schwertmannit-Fällung) sowie der Einsatz von Trägermaterialien (zur besseren Fixierung der Biomasse) getestet.

Im Teilprojekt 3 (LMU München) wird die Struktur und Energetik der Arsen-Adsorption auf den Oberflächen von Schwertmannit und seinen Transformationsprodukten untersucht. Struktur, Morphologie und Gefüge der in TP 1, 2 und 4 hergestellten Minerale werden mittels SEM, TEM und XRD sowie die Struktur der Arsen-Bindung mittels XAS und STS analysiert. Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen werden eingesetzt, um Adsorptionsprozesse im Detail zu berechnen und damit die Auswertung der strukturellen Analysen zu stützen.

Im Teilprojekt 4 (Universität Bayreuth) werden die Wechselwirkungen von Schwertmannit und seinen Transformationsprodukten mit kontaminierten Wässern betracht und der Prozess der Schadstoffelimination optimiert. Auf Untersuchungen zur Transformationskinetik und dem Verhalten von Arsen bei der Transformation folgen Versuche zur Langzeitstabilität der Schadstoffbindung.

Im Teilprojekt 5 (GEOS Freiberg, Universität Bayreuth mit Unterstützung der Wismut GmbH) wird in einer aktiven Wasserbehandlungsanlage der Wismut GmbH ein Pilotversuch zur Nutzung von Schwertmannit konzipiert und durchgeführt sowie hydrochemisch und technisch-ökonomisch ausgewertet.


Die Wismut GmbH und Vattenfall Europe Mining AG unterstützen das Verbundprojekt durch die Bereitstellung von Pilotanlagen bzw. die Übernahme der Betriebs- und Wartungskosten.

Weitere Informationen finden sich auf den Projektwebseiten der Universität Bayreuth.