Die Sanierung von Altlasten geht häufig mit immensem Energie- und Materialeinsatz, dem Verbrauch fossiler Energieträger sowie der Freisetzung von Substanzen mit vielfältigen Umweltwirkungen einher. Ressourcenverknappung und Umweltschädigungen und somit die Gefahr, zukünftige Generationen in ihrer Handlungsfähigkeit einzuschränken, sind präsenter als je zuvor. Dies hat insgesamt dazu geführt, auch die Nachhaltigkeit von Altlastensanierungen zunehmend in Frage zu stellen. Die vorliegende Arbeit sucht daher nach einem Weg, die Nachhaltigkeit von Altlastensanierungsmaßnahmen auf einer Industriefläche zu bewerten. Das real durchgeführte Verfahren „thermisch unterstützte Bodenluftabsaugung“ (TUBA) sowie die theoretisch betrachteten Verfahren „kalte Bodenluftabsaugung“ (kBla) und die „Auskofferung mit thermischer
Bodenbehandlung und Rückverfüllung“ (AtBR) sind dabei Objekte der Untersuchung. Zur Ermittlung von sekundären Umweltwirkungen werden Ökobilanzen der Verfahren erstellt und Modellierungen mithilfe der Software Umberto NXT LCA vorgenommen, wobei Sachbilanzdatensätze der Datenbank ecoinvent verwendet werden. Die Auswertung der Wirkungsabschätzung erfolgt nach der Methode CML 2001, wobei Auswirkungen innerhalb der Wirkkategorien abiotischer Ressourcenverbrauch, Versauerung, Eutrophierung, Klimawandel, Humantoxizität sowie Ökotoxizität betrachtet werden. Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen hierbei, dass die kBla bei einer Laufzeit von 300 Tagen das ökologisch verträglichste Verfahren vor der TUBA und der AtBR ist. Da die Effizienz der kBla jedoch
aufgrund von Limitierungen mit der Laufzeit abnimmt, sind häufig Laufzeitverlängerungen bei einer kBla notwendig. Weitergehende Untersuchungen diesbezüglich haben gezeigt, dass ein Überschreiten der Laufzeit von 300 Tagen dazu führt, dass die Umweltwirkungen der kBla stärker ausgeprägt sind als die der TUBA. Ökobilanzen erweisen sich in den Untersuchungen weiterhin als geeignetes Hilfsmittel, Schwachstellen der Verfahren anzuzeigen, um mögliche Optimierungsansätze ableiten zu können. [...]
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Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Aufgabenstellung
2. Theoretische Grundlagen
2.1 Sanierungsverfahren für Boden und Grundwasser
2.1.1 Auskoffern und Entsorgen
2.1.2 In-situ-Verfahren : kalte Bodenluftabsaugung
2.1.3 In-situ-Verfahren : thermisch unterstützte Bodenluftabsaugung
2.2 Nachhaltigkeit im Bereich der Altlastensanierung
2.2.1 Nachhaltigkeit und nachhaltige Entwicklung
2.2.2 Operationalisierung von Nachhaltigkeit
2.2.3 Nachhaltigkeitsbewertung von Altlastensanierungen
2.3 Ökobilanzierung
2.3.1 Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen
2.3.2 Sachbilanz
2.3.3 Wirkungsbilanz (nach CML 2001)
2.3.4 Auswertung und Interpretation
2.3.5 Computerunterstützte Ökobilanzierung mittels Umberto
2.4 Multikriterienanalyse
2.4.1 SuRF-UK
2.4.2 Vergleichende Analyse
3. Untersuchungsgegenstand
3.1 Beschreibung der zugrunde gelegten Sanierungsfläche
3.2 Standortspezifische Bedingungen im IPH
3.2.1 Bodenluftbehandlung
3.2.2 Energieversorgung
3.3 Sanierungsszenarien und Annahmen
3.3.1 Szenario I : thermisch unterstützte Bodenluftabsaugung (TUBA)
3.3.2 Szenario II: kalte Bodenluftabsaugung (kBla)
3.3.3 Szenario III: Auskofferung mit thermischer Behandlung und Rückverfüllung (AtBr)
4. Ökobilanzierung
4.1 Festlegung des Ziels und des Untersuchungsrahmens
4.2 Ermittlung der Sachbilanzdaten: Szenario I (TUBA) und II (kBla)
4.2.1 Bodenluftbehandlung
4.2.2 Betriebsenergie
4.2.3 Materialbedarf und Kraftstoffverbrauch zum Brunnenbau
4.2.4 Transporte
4.3 Ermittlung der Sachbilanzdaten: Szenario III (AtBR)
4.3.1 Auskofferung
4.3.2 Transport
4.3.3 Dekontaminierung
4.4 Modellierung mit Umberto
4.4.1 TUBA
4.4.2 kBla
4.4.3 AtBR
4.5 Ergebnisse der einzelnen Wirkkategorien
4.5.1 Erschöpfung abiotischer Ressourcen
4.5.2 Klimawandel
4.5.3 Versauerung
4.5.4 Eutrophierung
4.5.5 Ökotoxizität
4.5.6 Humantoxizität
4.6 Sensitivitätsanalyse
4.7 Zusammenfassende Darstellung und Gegenüberstellung der Sanierungsvarianten
4.8 Diskussion
4.8.1 Fehlerbetrachtung
5. Nachhaltigkeitsbewertung
5.1 Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen
5.2 Indikatorensatz von SuRF-UK
5.2.1 Ausschluss von Indikatoren
5.2.2 Ausstattung der Multikriterienanalyse
5.3 Herangehensweise zur Bewertung
5.3.1 Kriterienbewertung
5.3.2 Indikatorbewertung
5.3.3 Gewichtungen
5.4 Excel-Tool zur Berechnung der Nachhaltigkeitskennwerte
5.5 Punktevergabe in den Kategorien
5.5.1 Punktevergabe in der Kategorie Umwelt
5.5.2 Punktevergabe in der Kategorie Gesellschaft
5.5.3 Punktevergabe in der Kategorie Ökonomie
5.6 Ergebnisse der Indikatorbewertungen
5.7 Berechnung der Nachhaltigkeitskennwerte NKat. und NGes
5.8 Darstellung der Nachhaltigkeitskennwerte NKat. und NGes.
5.9 Einfluss auf das Ergebnis bei Änderungen in der Methodik
5.9.1 Änderung des Bezugspunktes bei subjektiv vergebenen Indikatorbewertungen
5.9.2 Erweiterung der Skala
5.10 Diskussion
6. Fazit
7. Literaturverzeichnis
Anhang
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, einen Beitrag zum Umgang mit dem Thema Nachhaltigkeit bei Altlastensanierungsverfahren zu leisten. Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, wie die Nachhaltigkeit von Sanierungsmaßnahmen auf einer Industriefläche unter Berücksichtigung ökologischer, ökonomischer und gesellschaftlicher Kriterien bewertet werden kann.
- Vergleichende Analyse der Sanierungsverfahren TUBA, kBla und AtBR.
- Anwendung von Ökobilanzierungen (Life Cycle Assessment) zur Ermittlung sekundärer Umweltwirkungen.
- Entwicklung und Anwendung einer Multikriterienanalyse (MCA) zur ganzheitlichen Nachhaltigkeitsbewertung.
- Einsatz des SuRF-UK-Indikatorensatzes zur Strukturierung des Entscheidungsprozesses.
- Entwicklung eines Excel-Tools zur Berechnung von Nachhaltigkeitskennwerten als Entscheidungsgrundlage.
Auszug aus dem Buch
2.1.2 In-situ-Verfahren : kalte Bodenluftabsaugung
Pneumatische Verfahren können bei leichtflüchtigen Kontaminationen in Boden und Grundwasser eingesetzt werden. Stand der Technik zur Sanierung der mit organischen Schadstoffen verschmutzten ungesättigten Bodenzone ist das Verfahren der kalten Bodenluftabsaugung (im Folgenden als kBla bezeichnet). Dabei wird durch Anlegen eines Unterdrucks an einen Absaugbrunnen eine Luftströmung im Untergrund erzeugt. Die im Boden vorliegenden organischen Chemikalien gehen in die Gasphase über und werden mit der Luftströmung ausgetragen. Die schadstoffbeladene Bodenluft wird gereinigt und an die Atmosphäre abgegeben. In der Anfangsphase einer Bodenluftabsaugung, d.h. solange noch eine separate, nicht wässrige Phase vorhanden ist, werden aufgrund der Verdampfung der Schadstoffphase häufig hohe Konzentrationen in der Gasphase und damit ein hoher Masseaustrag hauptsächlich aus den besser durchlässigen Zonen beobachtet. Danach sinken jedoch im Allgemeinen die Konzentrationen rasch ab. Ein Grund dafür können Schichten geringer Durchlässigkeit sein, die vom erzeugten Luftstrom weniger durchströmt oder sogar umströmt werden, so dass in diesen Bereichen der Massenübergang von der nicht wässrigen Phase in die Gasphase stark limitiert sein kann. Ist keine nicht wässrige Phase mehr vorhanden, geschieht der Massenübergang in die mobile Gasphase durch Desorption von der Feststoffphase in das Porenwasser und durch Verdampfung vom Porenwasser in die Gasphase. Diese Sanierungsphase ist durch sehr niedrige Konzentrationen im abgesaugten Gas charakterisiert („tailing“), die nicht auf geringe im Untergrund verbliebene Schadstoffmengen, sondern auf die genannten kinetisch limitierten Phasenübergangsprozesse zurückzuführen sind (vgl. Abb. 1)
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung und Aufgabenstellung: Diese Einleitung definiert das Konzept der nachhaltigen Entwicklung im Kontext der Altlastensanierung und skizziert die Zielsetzung der Arbeit.
2. Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel erläutert die Sanierungsverfahren, die Prinzipien der Ökobilanzierung nach CML 2001 und die methodischen Ansätze der Multikriterienanalyse (MCA).
3. Untersuchungsgegenstand: Hier werden die beschriebene Sanierungsfläche, die standortspezifischen Bedingungen im Industriepark Höchst sowie die spezifischen Annahmen für die drei betrachteten Sanierungsszenarien dargelegt.
4. Ökobilanzierung: Dieses Kapitel widmet sich der konkreten Ermittlung der Sachbilanzdaten, der Modellierung in Umberto sowie der Auswertung der Ergebnisse in den verschiedenen Wirkkategorien.
5. Nachhaltigkeitsbewertung: Hier wird der Indikatorensatz nach SuRF-UK angewendet, um eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsbewertung der Verfahren durchzuführen und die Kennwerte zu berechnen.
6. Fazit: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen, diskutiert die Grenzen der Bewertungssystematik und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Anwendung von Nachhaltigkeitsinstrumenten.
Schlüsselwörter
Altlastensanierung, Nachhaltigkeit, Ökobilanzierung, Multikriterienanalyse, Bodenluftabsaugung, Umberto NXT, SuRF-UK, Umweltauswirkungen, Sekundäre Umweltwirkungen, Entscheidungsgrundlage, Sanierungsverfahren, Industriegelände, Stoffstromanalyse, Nachhaltigkeitskennwert, Boden- und Grundwasserschutz.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit untersucht, wie die Nachhaltigkeit von Altlastensanierungsverfahren auf Industrieflächen ganzheitlich bewertet werden kann.
Welche Verfahren werden in der Studie verglichen?
Verglichen werden die thermisch unterstützte Bodenluftabsaugung (TUBA), die kalte Bodenluftabsaugung (kBla) sowie die Auskofferung mit thermischer Behandlung und Rückverfüllung (AtBR).
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, ein Instrumentarium zu entwickeln, das ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Aspekte in einer Multikriterienanalyse vereint, um eine fundierte Entscheidungsgrundlage für nachhaltige Sanierungsoptionen zu bieten.
Welche wissenschaftliche Methode wird zur Ökobilanzierung verwendet?
Die Arbeit nutzt die Ökobilanzierung nach der CML 2001-Methode, modelliert mittels der Software Umberto NXT unter Verwendung der ecoinvent-Datenbank.
Was behandelt der Hauptteil?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Fundierung, die spezifische Beschreibung des Untersuchungsstandortes, die detaillierte Durchführung der Ökobilanzierung sowie die anschließende Nachhaltigkeitsbewertung mittels Kennzahlen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Zu den zentralen Begriffen gehören Altlastensanierung, Nachhaltigkeit, Ökobilanzierung, Multikriterienanalyse (MCA) und SuRF-UK.
Welche Rolle spielt die Laufzeit bei der kBla-Variante?
Die Laufzeit hat einen signifikanten Einfluss auf die Umweltwirkung; eine Verlängerung führt zu einem Anstieg des Energieverbrauchs und somit zu einer schlechteren Ökobilanz gegenüber der TUBA.
Warum wird im Fazit die "Subjektivität" der Bewertung betont?
Die Bewertung ist durch persönliche Einschätzungen geprägt und stark abhängig von der Auswahl und Gewichtung der Kriterien, was die Ergebnisse für den Gutachter zu einer wertvollen Grundlage macht, ihn aber nicht von einer reflektierten Entscheidung entbindet.
- Arbeit zitieren
- Jan Müller (Autor:in), 2014, Untersuchungen zur Bewertung der Nachhaltigkeit einer Altlastsanierung auf einem Industriestandort mittels Ökobilanzierung und Multikriterienanalyse, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/283055
