NAPASAN: Einsatz von Nanopartikeln zur Sanierung von Grundwasserschadensfäl len

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1 NAPASAN: Einsatz von Nanopartikeln zur Sanierung von Grundwasserschadensfäl len Jürgen Braun VEGAS, Uni versität Stuttgart 2. Clustertreffen der BMBF-Fördermaßnahmen NanoCare und NanoNature März 2012 DECHEMA-Haus Frankfurt/Main

2 Motivation - Permeable reaktive Wände injizierte reaktive Zone Kontaminiertes Grundwasser fließt durch die Wand mit reaktivem Eisen Umsetzung der Schadstoffe in unschädliche Stoffe Semi-Passives Verfahren Geringe Installationskosten, höhere Betriebskosten (Reinjektion) Reinigung von Fahnen und Quellen Unter Bauwerken möglich Kann prinzipiell in beliebige Tiefen eingebracht werden Nano-Eisen (höhere Reaktivität, geringere Lebensdauer) Innovatives Verfahren Experimenteller Nachweis + Pilotanwendung erforderlich Jürgen Braun 2

3 Motivation - Permeable reaktive Wände injizierte reaktive Zone Kontaminiertes Grundwasser fließt durch die Wand mit reaktivem Eisen Umsetzung der Schadstoffe in unschädliche Stoffe Jürgen Braun 3

4 Ziele NAPASAN Jürgen Braun 4

5 Meilensteine NAPASAN 10 kg nano ZVI 2m Transportdi stanz min, 40 g 340 min, 150 g g (Fe(0))/ kg (Sand) min, 200 g 546 min, 250 g 669 min, 300 g 787 min, 350 g 902 min, 400 g 1015 min, 450 g 1117 min, 500 g 1224 min, 550 g 1345 min, 600 g Distanz zum Zulauf [cm] Jürgen Braun 5

6 AP1 - Partikelherstellung Rührwerksmühle Kugelmühle Jürgen Braun 6

7 AP1 - Produktion relativer Umsatz α zur Zeit t 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Nanofer h Feinmahlung Ausgangsmaterial Reaktionszeit t in min Eisenschwamm NC Fa. Höganäs Eisenpulver ATOMET 57 Fa. Rio Tinto Nanofer 25 Fa. Nanoiron Jürgen Braun 7

8 AP1 - Ecotox Zugabe von nfe(0) Schadensherde anaerobes Milieu aerobes Milieu Grundwasser- Fließrichtung ph H 2 nfe(0) wird oxidiert Alle Partikel zeigten keine toxische Wirkung im Limit-Test (100 mg/l) Daphnien am Panz er mit Partikel bedeckt Nach der Häutung verblieben die Partikel am Panzer Jürgen Braun 8

9 AP2 - Transport und Reaktivität Säule #11 - UVR-FIA V89 / PCE-Lösung 120 Einfluss von Partikelkonzentration, Injektionsgeschw indigkeit, Permeabilität auf Partikelverteilung [mg/l] PCE Zulauf Chlorid PCE Ausfluss Zeit [d] Jürgen Braun 9

10 AP3 - Monitoring Jürgen Braun 10

11 AP3 - Monitoring Jürgen Braun 11

12 AP3 - Monitoring Jürgen Braun 12

13 AP4 - Numerik Jürgen Braun 13

14 AP5 - Feldstandort Jürgen Braun 14

15 AP5 - Feldstandort Jürgen Braun 15

16 AP5 - Feldstandort Jürgen Braun 16

17 AP5 - Feldstandort Jürgen Braun 17

18 AP5 - Feldstandort Räumliche Konstellation des NP-Reaktionsraums (um den Punkt NAP-U2) 4 x Grundwassermesstellengruppen (2 x 1) zur Beobachtung des Zu- bzw. Abstroms 1,0 m ca. 2,7m 5 x 3 neuentwickelte Messspulen (mit zugehörigen 5 x 3 Doppelventilpumpen) in verschiedenen Abständen zur den Injektionspunkten zur Beobachtung der Ausbreitung und des Zeitverhaltens der Reaktionsraums Ca. 5m GW-Fließrichtung NP-Reaktionsraum (ca. 2,7m x 5m) NP-DP-Direktinjektion Jürgen Braun 18

19 Zusammenfassung - Ausblick AP1 - Produktion Hochskal ierung der Mahl ung Verbesserung der Suspensi on AP2 - Transport & Reakti vität Eiseninjektion mit Schadstoffphase 2D/3D Transportversuche Langzeitreaktivität Aquifervorkondi tionierung AP3 - Monitoring Weiterentwicklung Prototyp Modularer Aufbau Feldtauglich Jürgen Braun 19

20 Zusammenfassung - Ausblick AP4 - Numerik Erweiterung Modell auf 2D/3D Integration von Abbaureakti on AP5 - Feldstandort Testinjektion zur Ausbreitung Einbau Monitoring Technik Injektion in Schadensherd Jürgen Braun 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit gefördert vom Jürgen Braun 21