Machbarkeitsstudie zur Verbesserung der Abbaubarkeit von frischem und altem Deponiesickerwasser durch kombinierte chemische Fällung und Fenton‑Verfahren

Warum das Wasser unter Deponien wichtig ist

Jede Deponie verliert Flüssigkeit. Wenn Regenwasser durch Müllberge sickert, nimmt es ein Gemisch aus gelösten Chemikalien, Metallen und Stickstoffverbindungen auf und bildet eine dunkle Flüssigkeit, das Sickerwasser. Wird dieses Sickerwasser nicht richtig behandelt, kann es in Flüsse und Grundwasser eindringen und Trinkwasser sowie Ökosysteme gefährden. Die Studie hinter diesem Artikel stellt eine praktische Frage: Kann man diese hartnäckige, stark belastete Flüssigkeit so umwandeln, dass die natürlichen Mikroben sie anschließend leichter vollständig abbauen können?

Die verborgene Flüssigkeit unter unserem Müll

Sickerwasser ist mehr als nur schmutziges Wasser. Es kann Schwermetalle wie Blei und Arsen, hohe Ammoniumkonzentrationen und langlebige organische Substanzen enthalten, die sich nicht leicht zersetzen. Seine Zusammensetzung verändert sich, wenn eine Deponie altert. In „frischen“ Bereichen, die weniger als etwa fünf Jahre alt sind, ist das Sickerwasser reich an leicht verwertbarer organischer Substanz, sodass biologische Behandlung ziemlich gut funktionieren kann. In „alten“ Bereichen, die älter als zehn Jahre sind, sind die leicht verwertbaren Nährstoffe verschwunden und es verbleibt ein Gemisch aus widerstandsfähigen, komplexen Molekülen wie Humus‑ und Fulvosäuren sowie steigenden Ammoniumgehalten. Diese älteren Sickerwässer sind schwieriger und kostenintensiver zu behandeln und können konventionelle biologische Systeme überfordern.

Eine dreistufige Reinigungsfolge

Die Forschenden konzentrierten sich auf den Deponiekomplex Aradkooh in der Nähe von Teheran, der sowohl junge als auch alte Abfallzonen aufweist und so einen direkten Vergleich von frischem und altem Sickerwasser unter demselben Klima und derselben Geologie ermöglicht. Sie testeten eine Behandlungskette mit drei Hauptschritten. Zunächst fügten sie gelöschten Kalk hinzu, ein einfaches, kostengünstiges Pulver, um den pH‑Wert anzuheben und gelöste Metalle zur Bildung von Feststoffen zu bringen, die sich absetzen können. Zweitens entfernten sie Ammoniak durch starke Alkalinisierung des Wassers und Belüftung, wodurch Ammoniak aus der Flüssigkeit in die Gasphase überging und dort abgeschieden werden kann. Drittens setzten sie ein chemisches Verfahren namens Fenton‑Prozess ein, bei dem Wasserstoffperoxid und Eisen reagieren, um hochreaktive Hydroxylradikale zu erzeugen, die hartnäckige organische Moleküle angreifen und aufbrechen.

Schwierige Schadstoffe für Mikroben leichter machen

Das Team bewertete den Erfolg, indem es beobachtete, wie sich das Verhältnis zwischen „Nahrung“ und der gesamten organischen Belastung veränderte, unter Verwendung eines gebräuchlichen Indexes, der vergleicht, wie viel Sauerstoff Mikroben benötigen würden, um das Material abzubauen, mit der vorhandenen organischen Gesamtmenge. Höhere Werte bedeuten, dass das Wasser biologisch besser abbaubar ist. Die Kalkbehandlung allein entfernte einen Großteil der Schwermetalle und verringerte das Ammonium nach dem Entstickungsschritt um etwa 93 Prozent; außerdem verbesserte sie diesen Abbaubarkeitsindex bei sowohl frischem als auch altem Sickerwasser leicht. Die eigentliche Umwandlung erfolgte nach der Fenton‑Stufe. Durch sorgfältiges Abstimmen der eingesetzten Mengen an Wasserstoffperoxid und Eisen sowie der Reaktionszeit konnten die Forschenden diesen Index mehr als verdoppeln. Im frischen Sickerwasser stieg er von etwa 0,29 auf 0,67 und im alten Sickerwasser von etwa 0,23 auf 0,73, womit beide in einen Bereich gelangten, in dem biologische Behandlung deutlich effektiver wird.

Feinabstimmung eines kraftvollen chemischen Werkzeugs

Weil der Fenton‑Prozess die Behandlung abhängig von der Durchführung entweder unterstützen oder behindern kann, nutzten die Forschenden statistische Versuchspläne, um abzubilden, wie drei Faktoren zusammenwirken: das Verhältnis von Wasserstoffperoxid zu Eisen, die Gesamtdosis des Peroxids und die Reaktionszeit. Sie fanden heraus, dass zu wenig Peroxid oder Eisen nicht genügend reaktive Radikale erzeugt, während zu viel zu verschwenderischen Nebenreaktionen führt, die diese Radikale tatsächlich verbrauchen. Der optimale Bereich unterschied sich leicht zwischen frischem und altem Sickerwasser, aber in beiden Fällen ergab ein moderates Peroxid‑zu‑Eisen‑Verhältnis, nahezu saure Bedingungen und Reaktionszeiten von etwa einer Stunde bis etwas darüber hinaus die beste Balance zwischen Schadstoffentfernung und verbesserter Abbaubarkeit.

Vom Labortisch zu realen Deponien

Am Ende entfernte die kombinierte Kalk‑ und Fenton‑Methode mehr als 80 Prozent der gesamten organischen Belastung sowohl aus frischem als auch aus altem Sickerwasser, reduzierte toxische Metalle und Ammonium deutlich und verwandelte ein sehr hartnäckiges Abwasser in eines, das biologische Systeme viel leichter verarbeiten können. Für Laien lautet die Kernbotschaft, dass eine relativ einfache Abfolge chemischer Schritte die gefährliche Flüssigkeit, die aus Deponien sickert, deutlich sicherer und leichter zu reinigen machen kann. Bevor solche Methoden breit eingesetzt werden, betonen die Autorinnen und Autoren, dass Ingenieure sie in Pilotanlagen testen, den anfallenden zusätzlichen Schlamm und Chemikalieneinsatz managen und die Kosten optimieren müssen. Doch diese Arbeit zeigt einen vielversprechenden Weg zu saubererem Wasser und sichereren Deponien, selbst Jahrzehnte nachdem der Müll verbuddelt wurde.

Zitation: Rasolevandi, T., Naddafi, K., Hassanvand, M.S. et al. Feasibility study on enhancing the biodegradability of fresh and old landfill leachate using combined chemical precipitation and Fenton processes. Sci Rep 16, 14154 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42622-9

Schlüsselwörter: Deponiesickerwasser, Abwasserbehandlung, fortgeschrittene Oxidation, Umweltverschmutzung, Wasserqualität