Feinchemie verhindert Störung des biologischen Gleichgewichts

Von Jahr zu Jahr wachsen die internationalen Warenströme – auch und gerade auf den sieben Weltmeeren. Immer mehr und immer größere Schiffe transportieren Millionen Tonnen Güter zwischen den Kontinenten. So etwa peilt der boomende Hamburger Hafen, Deutschlands Tor zur Welt, für 2005 mit einem Umschlag von acht Millionen Containern schon wieder eine neue Rekordmarke an. Doch der wirtschaftliche Aufschwung hat Schattenseiten.

In den riesigen stählernen Laderäumen der Frachter und Tanker reisen häufig unbemerkt blinde Passagiere mit, deren Gefährlichkeit lange Zeit unterschätzt wurde. Das mag auch daran liegen, dass sie zum Teil winzig klein sind – Viren und Bakterien, Pilze, Algen und Plankton. Doch andere, gut sichtbare Lebewesen wie Fische, Muscheln oder Krebse gehen mit auf große Fahrt.

So ist die chinesische Wollhandkrabbe in die Nordsee eingewandert und bedroht hier das ökologische Gleichgewicht. Die agilen „Zehnbeiner“ räubern in Fischteichen, zerbeißen Fischernetze und unterhöhlen Deiche. Auf der anderen Seite des Atlantiks, in den großen amerikanischen Seen, treibt die Zebramuschel ihr Unwesen, die eigentlich im Schwarzen und im Kaspischen Meer heimisch ist. In ihrem neuen Umfeld vermehren sich diese Mollusken so stark, dass sie die Zuflussrohre von Wasserkraftwerken zuwuchern und schon die Trinkwasserversorgung ganzer Städte lahm gelegt haben. Aktuelle Schätzungen beziffern die bisher angerichteten Schäden auf fünf Milliarden Dollar, jedes Jahr kommen 200 Millionen Dollar an Kosten hinzu. Vor der Küste Australiens sorgt der nordpazifische Seestern für Aufregung, der eigentlich in den Gewässern Japans, Koreas und Russlands zu Hause ist. Der wunderschöne, goldgelbe Asterias amurensis dezimiert die Bestände von Krebsen, Schnecken, Muscheln und Garnelen. „Wie ein Staubsauger frisst er den Meeresboden kahl“, beklagt Dr. Ron Tresher vom „Centre for Research on Introduced Marine Pests“ im tasmanischen Hobart. Krabbe, Muschel und Stern sind nur drei Beispiele von vielen, die für die Einschleppung „fremder Wesen“ und die Gefährdung vorhandener Ökosysteme stehen.

Jede Sekunde „landen“ 300 Exoten an unseren Küsten

Ursache für den ungewollten Artenaustausch ist Ballastwasser, das – je nach Beladungszustand – in großen Mengen zur Stabilisierung in die Tanks von Schiffen gepumpt wird. Moderne Frachter nehmen auf diese Weise bis zu 100.000 Tonnen an Bord, wodurch sie tiefer in die Wellen tauchen und so die Kentergefahr auf hoher See minimieren. Am Zielhafen werden die gewaltigen Wassermassen einfach wieder abgelassen – allein in die Deutsche Bucht und die Häfen an Nord- und Ostsee fließen so pro Jahr 20 Millionen Tonnen. Rein rechnerisch gelangen mehr als 300 Exoten pro Sekunde an unsere Küsten. Zwischen 1992 und 1996 haben Meeresbiologen eine Art Inventur im Ballastwasser von etwa 200 Schiffen durchgeführt, die in Hamburg und Kiel vor Anker gingen. „Wir haben über 400 verschiedene Arten in unseren Proben identifiziert“, benennt Dr. Stephan Gollasch, Berater der Bundesregierung bei der International Maritime Organisation (IMO, London), das erstaunliche Ergebnis.

Im vergangenen Jahr hat die IMO eine Übereinkunft (International Convention for the Control and Management of Ships’ Ballast Water and Sediments) erzielt, mit der das Problem endlich gelöst oder zumindest verringert werden soll. Ab 2009, spätestens bis 2016, fordert sie ein Ballastwasser-Management, das den bisher üblichen unkontrollierten Wasseraustausch ersetzt. Allerdings tritt der Vertrag erst dann in Kraft, wenn ihn 30 Staaten ratifizieren, die 35 Prozent der weltweiten Handelstonnage repräsentieren. „Die bürokratischen Hürden sind hoch, die Umsetzung kann also noch mehrere Jahre dauern“, bedauert Experte Dr. Gollasch. So lange möchten die Degussa AG (Düsseldorf), weltweit führendes Spezialchemieunternehmen, und der Maschinenbauer Hamann AG (Hollenstedt) nicht warten. Gemeinsam wollen sie ein modulares Konzept für die umweltschonende Behandlung von Ballastwasser einführen.

Das von Hamann entwickelte so genannte SEDNA® System (Save Effective Deactivation of Non-Indigenous Aliens) behandelt das Wasser bei der Aufnahme in die Tanks in mehreren Schritten. Zunächst kommen so genannte Hydrozyklone zum Einsatz, die festes Material durch Zentrifugalkräfte ausschleusen. Sie trennen die großen Spezies ab und hindern Sedimente, an denen häufig noch Lebewesen haften, weitgehend daran, in die Tanks zu gelangen. Der nachgeschaltete Filter entfernt zudem alle verbliebenen Teilchen, die über 50 Mikrometer (millionstel Meter) groß sind. „Dieser zweistufige physikalische Prozess garantiert, dass unterschiedliche Feststoffgehalte im Wasser genauso wie eine große Bandbreite an Lebewesen effektiv abgetrennt werden“, erklärt Dr. Matthias Voigt, bei Hamann als Vorstandsmitglied für Forschung und Entwicklung zuständig.

Danach wird das bereits gereinigte Wasser chlorfrei desinfiziert. Unter der Bezeichnung PERACLEAN® Ocean bietet Degussa eine spezielle Formulierung von Peressigsäure und Wasserstoffperoxid an, die komplett biologisch abbaubar ist. Sie reagiert in relativ kurzer Zeit zu Essigsäure, Sauerstoff und Wasser. „Unser Produkt weist schon bei sehr niedrigen Konzentrationen von 50 bis 100 ppm exzellente Biozid- und Fungizideigenschaften auf und ist zudem in einem weiten Temperatur- und pH-Bereich stabil“, betont Bernd Hopf, Projektingenieur in der Anwendungstechnik Active Oxygens der Degussa. Das Kürzel ppm steht für „parts per million” und damit für sehr kleine Konzentrationen. In der Praxis werden für 1.000 Tonnen Ballastwasser voraussichtlich nur 150 Liter PERACLEAN® Ocean benötigt (entspricht 150 ppm). Die Wirksamkeit des Systems wurde inzwischen anhand von Labor- und Feldversuchen nachgewiesen, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurden. Unabhängig von Anzahl und Art der Organismen entspricht das Ballastwasser bereits nach nur 24-stündiger Behandlung im Tank den strengen Anforderungen der IMO-Konvention. „Unser Konzept zur sicheren Lagerung und Dosierung von PERACLEAN® Ocean hat der Germanische Lloyd bereits vorgeprüft und für gut befunden“, freut sich Hopf.

Die Vorteile des Verfahrens von Hamann und Degussa sind beeindruckend: Die mechanische Vorbehandlung trennt alle größeren Bestandteile ab und verringert signifikant die Menge an Sedimenten. PERACLEAN® Ocean ist hochwirksam gegen alle verbleibenden Organismen. Es ist verträglich mit allen gängigen Ballastwassertankbeschichtungen und universell anwendbar in Salz-, Süß- und Brackwasser. Zudem ist das Mittel lagerstabil, leicht zu dosieren, sparsam im Verbrauch und – vor allem – umweltverträglich. Eine der ersten Anlagen hat Hamann in den zurückliegenden drei Jahren für mehr als 3.500 Stunden ohne Probleme betrieben. So wurde die mechanische Funktion ebenso wie die biologische Wirksamkeit unter praxisnahen Bedingungen erfolgreich getestet. „Dabei hat sich keine Begrenzung hinsichtlich der Wassermenge oder der behandelten -qualitäten ergeben“, betont Dr. Voigt. Zudem ist das System für jede Art Schiff geeignet. Dank des modularen Aufbaus kann es an unterschiedliche Ballastwassermengen zwischen 50 und 1.000 Kubikmetern pro Stunde angepasst werden.

Nachdem seit Jahren entsprechende Erkenntnisse vorliegen, erhält das Problem der eingeschleppten Arten endlich die notwendige Aufmerksamkeit. „Es gehört im Bereich der Meeresumwelt zu den Top-4-Themen, rangiert mit der globalen Erderwärmung auf einer Stufe“, so Experte Dr. Gollasch. Weltweit werden rund 20 Projekte zur Behandlung von Ballastwasser verfolgt, darunter physikalische Methoden wie UV-Strahlung, Sauerstoffentzug oder Erhitzen. Daneben kommen auch andere Chemikalien (Ozon, Chlordioxid, Biozide) und kombinierte Verfahren zum Einsatz. Bisher gibt es aber keinen anderen Prozess, der so effektiv und umweltschonend wäre wie das SEDNA® Verfahren mit PERACLEAN® Ocean.

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Rolf Froböse Rolf Froböse

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