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Bioaktivierung von Recyclingmaterial mit methanotrophen Bakterien zur Reduktion der Methanausgasung aus Mülldeponien und Industrieanlagen

gefördert durch die Freie Hansestadt Bremen 2000-2002
Ansprechpartner: Dipl.-Biol. Jörg Peterschewski

Simulationsreaktor mit Biofilterschicht zur Methanoxidation

Methan wird bereits jetzt ein 19%iger Beitrag zum Treibhauseffekt zugewiesen und es wird in naher Zukunft auf unserer Erde ein immer größeres Problem darstellen. Es ist ein Gas, das für den Treibhauseffekt etwa 30 mal wirksamer ist als Kohlendioxid. Zu den Treibhausgasen gehören Methan, Kohlendioxid, FCKWs und Distickstoffmonoxid, welche die Wärmestrahlung der durch die Sonne aufgeheizten Erdoberfläche absorbieren und sie so zurückhalten.

Ziel des Projektes war es, durch den Einsatz von methanotrophen Bakterien die Methanausgasungen aus Mülldeponien zu reduzieren. Das Projekt sollte damit einen Beitrag zur Lösung der Treibhausproblematik leisten. Methanotrophe Bakterien sollten in eine Biofilterschicht aus Recyclingmaterialen (Baustoffe) angereichert werden. Aus verschiedenen Standorten auf der Blocklanddeponie Bremen und dem Faulturm eines Klärwerks (Varel, Friesland) wurden methanoxidierende Mikroorganismen isoliert. Zunächst wurden die aufgrund ihrer Materialeigenschaften (Porosität, Druckfestigkeit, pH-Wert etc.) geeignetsten Rezyklate ausgewählt. Diese wurden mit den effektivsten Methanoxidierern versetzt. Anschließend wurden die Abbauraten für Methan ermittelt. Es stellte sich heraus, dass Kalksandstein- und Ziegelbruch aufgrund ihrer Kenndaten in den durchgeführten mikrobiologischen Versuchen besonders geeignet waren. Diese beiden Recyclingbaustoffe wurden im weiteren Verlauf mit methanotrophen Bakterien besiedelt und als Biofilterschicht in einen Simulationsreaktor oberhalb eines „natürlichen“ Deponiebodens aufgebracht. Die durchgeführten Laboruntersuchungen an dem Simulationsreaktor mit einer solchen „Recycling-Biofilterschicht“ ergaben, gegenüber der „natürlichen“ Methanoxidationsrate des Simulationsreaktors ohne Biofilterschicht eine Erhöhung der Abbauraten für Methan um das Dreifache. Die nachfolgenden Freilandversuche auf der Blocklanddeponie machten deutlich, dass insbesondere bei dem eingesetzten Ziegelbruch eine fortwährende Reduktion der Methanausgasungen um das Zwei- bis Vierfache feststellbar war. Es war zu beobachten, dass allein das Ausbringen einer Filterschicht aus Kalksandstein oder Ziegelbruch, vermutlich durch das Einwandern von originär im Deponieboden vorkommenden Methanoxidierern, schon eine Reduktion der Methanausgasungen bewirkte. Einschränkend ist jedoch zu sagen, dass es sich bei den Untersuchungen, auf denen diese Aussage beruht, nur um einen mehrmonatigen Probenahmezyklus handelte. Ein ganzjährlicher Zyklus konnte im Rahmen des Projektes leider nicht erfasst werden. Es wurde aber schon während dieser Versuchsreihe deutlich, dass jahreszeitliche Schwankungen eine erhebliche Rolle spielen werden. In den kalten Wintermonaten war auf den Versuchsfeldern praktisch keine mikrobielle Aktivität nachweisbar. Auch langanhaltende Trockenzeiten, wie sie im Hochsommer vorkommen können, konnten noch keine Berücksichtigung in den Ergebnissen finden.