Hightech-Maulwurf hält Umweltgifte in Schach

Neuartiges Messsystem des Forschungszentrums Karlsruhe überwacht die Dichtigkeit stillgelegter Deponien / Erster großflächiger Einsatz auf Hausmülldeponie im Landkreis Rastatt

Stillgelegte Deponien müssen in Deutschland gegen das Eindringen von Niederschlagswasser nachhaltig abgedichtet werden, um ein Auswaschen von Schadstoffen in die Umwelt zu verhindern. Zur Überwachung der Dichtigkeit von Deponien haben Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe den Feuchtesensor TAUPE entwickelt, der ausgedehnte Schichten überwachen und Undichtigkeiten lokalisieren kann. Gefahren für die Umwelt werden auf diese Weise frühzeitig erkannt. Zudem können mit TAUPE erstmals auch mineralische Oberflächenabdeckungen von Deponien überwacht werden. Ort und Größe eventueller Leckagen lassen sich dabei so genau eingrenzen, dass Reparaturen zielgerichtet und kostengünstig durchgeführt werden können. Der erste großflächige Einsatz von TAUPE steht nun bei einem vom Land Baden-Württemberg geförderten Pilotprojekt auf der Deponie „Hintere Dollert“ in Gaggenau-Oberweier bei Rastatt unmittelbar bevor.

Als Sensoren des im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten Feuchte-Messsystems TAUPE dienen feuchteempfindliche Flachbandleitungen, die in der Deponieabdichtung verlegt werden (hier in einem Demonstrationsfeld auf der Deponie Karlsruhe-West).
Ab 1. Juni 2005 ist die Deponierung unbehandelter Abfälle in Deutschland nicht mehr zugelassen. Dies führt zu einem rückläufigen Bedarf an Deponievolumen. In den kommenden Jahren müssen infolgedessen von derzeit rund 350 Hausmülldeponien bis zu 200 stillgelegt werden. Die Deponieverordnung schreibt eine ausreichende Sicherung der stillgelegten Deponien vor. Deponieabdichtungen sollen dabei mögliche Wasser- und Gasemissionen in die Umgebung verhindern. Insbesondere eindringendes Wasser und der Abfluss von Schadstoffen müssen auf ein unbedenkliches Maß reduziert werden. Unter vielen Deponien gibt es allerdings keine oder nur unzureichende Basisabdichtungen. In diesen Fällen sind die Qualität und die Langzeitstabilität der Oberflächenabdichtung von besonderer Bedeutung.

Der Wassergehalt und seine Änderung im Abdichtsystem stehen in unmittelbarem Zusammenhang mit der Dichtigkeit der Deponieabdeckung. Die Funktionsfähigkeit der Abdichtung kann deshalb durch wiederholte Messungen der Feuchte beurteilt werden. Das vom Forschungszentrum Karlsruhe patentierte Messsystem TAUPE („taupe“ ist das französische Wort für Maulwurf) misst die Feuchte unter Deponieabdeckungen und lokalisiert Änderungen in der Wasserdurchlässigkeit mit hoher Genauigkeit. Die Ortung eventueller Leckagen erfolgt auf etwa 100 Quadratmeter genau, das Abdichtsystem kann also bei Bedarf zielgerichtet und damit kostengünstig repariert werden. Mit TAUPE ist es darüber hinaus erstmals möglich, Leckagen in einer mineralischen Oberflächenabdichtung zu detektieren.

„Wir haben TAUPE seit mehreren Jahren auf verschiedenen Deponien in Magdeburg, Bochum und Karlsruhe erfolgreich auf Messgenauigkeit und Langzeitstabilität getestet“, erläutert Regierungsbaumeister Dr.-Ing. Rainer Schuhmann, der das Projekt im Institut für Technische Chemie, Bereich Wasser- und Geotechnologie, des Forschungszentrums Karlsruhe leitet. „Jetzt wird TAUPE erstmals großflächig auf der Hausmülldeponie ’Hintere Dollert’ in Gaggenau-Oberweier im Landkreis Rastatt eingesetzt. TAUPE überwacht hier auf einer Fläche von zwei Hektar das gesamte Abdichtungssystem, das aus mehreren mineralischen Schichten aufgebaut ist.“ Wegen des innovativen Charakters der Kombination von mineralischer Oberflächenabdichtung und Überwachungstechnologie übernimmt das Land Baden-Württemberg einen Anteil von 408 000 Euro an den Gesamtkosten in Höhe von 1,35 Millionen Euro.

Die Sensoren des Feuchte-Messsystems TAUPE bestehen aus feuchteempfindlichen Flachbandleitungen, die als Kabelnetzwerke während des Baus in der Deponieabdichtung verlegt werden. Der Feuchtegehalt des umgebenden Bodens beeinflusst das elektrische Feld und damit die Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen in den Kabeln. Über die Laufzeit von elektromagnetischen Impulsen kann TAUPE so – nach einer anfänglichen Kalibrierung – Veränderungen im Wassergehalt der Abdichtung erkennen.

Zur Zeit läuft das Zertifizierungsverfahren für TAUPE bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin. Bereits aufgenommen wurde das Kontrollsystem in den Leitfaden zur Deponiestilllegung des Verbandes der kommunalen Abfallwirtschaft und Stadtreinigung e.V. (VKS) und der Vereinigung der Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (ATV-DVWK).

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.