Im Deutsch-Israelischen Kooperationsprojekt BioChlor wurde in Zusammenarbeit mit der Ben Gurion University (Israel) der aerobe metabolische Abbau von Trichlorethen untersucht. Der neue Abbauweg konnte im Grundwasser von mehreren Standorten nachgewiesen und stimuliert werden.
Kontaminierte Standorte beeinträchtigen weltweit das Grundwasser als wichtigste Trinkwasserressource. Leistungsfähige und kostengünstige Verfahren zur Sanierung von Boden und Grundwasser werden daher dringend benötigt. Chlorethene sind besonders toxische und weit verbreitete Schadstoffe sowohl in Deutschland als auch in Israel. Erstmals wurden vom TZW neue aerobe metabolische Abbauwege nachgewiesen, die ein großes Potential in der Sanierungspraxis besitzen. Im Gegensatz zu den gebräuchlichen anaeroben Verfahren ist keine Zugabe von organischen Auxiliarsubstraten nötig und es erfolgt keine Bildung von unerwünschten (toxischen oder kanzerogenen) Metaboliten.
Im Deutsch-Israelischen Kooperationsprojekt wurde mittels Mikrobiomanalyse gezeigt, dass Bakterien aus der Familie der Rhodocyclaceae maßgeblich am aerob-metabolischen TCE-Abbau beteiligt sind. Auf dieser Grundlage wurde ein PCR-Nachweisverfahren entwickelt. Anwendungen an Labor- und Feldproben waren im Hinblick auf die Entwicklung einer Biomonitoringmethode erfolgreich. Der aufgezeigte cometabolische Abbau von TCE mit cDCE ist für die Sanierungspraxis von herausragender Bedeutung, da an CKW-kontaminierten Standorten in der Regel mehrere Chlorethene vorhanden sind. Die Nutzung von Cometabolismus kann eine vielversprechende Lösung sein, jedoch müssen Co-Kontaminanten und mögliche Auswirkungen von Schadstoffgemischen auf die Abbauraten der einzelnen Substanzen berücksichtigt werden. Darüber hinaus wurde die Bioaugmentation für aerobe Chlorethen-Abbauer als mögliche Stimulierung aerober Prozesse erfolgreich getestet. Daher kann der aerob-metabolische TCE-Abbau in einem breiten hydrogeologischen Spektrum stattfinden und stimuliert werden und sollte als alternative Sanierungsmethode für Grundwasserkontaminationen in Betracht gezogen werden.
Veröffentlichungen:
Gaza S., Schmidt K.R., Weigold P., Heidinger M., Tiehm A.: Aerobic metabolic trichloroethene biodegradation under field-relevant conditions. Water Research 151: 343-348 (2019) DOI 10.1016/j.watres.2018.12.022
Gaza S.: Aerob-produktiver Abbau von Chlorethenen: Nachweis eines neuen Abbauweges für Trichlorethen. Veröffentlichungen aus dem Technologiezentrum Wasser, ISSN 1434-5765, TZW-Band 66 (2015)
Hertle, S; Behrendt, A; Willmann, A; Stelmaszyk, L; Ho, J; Müller, M; Tiehm, A: Vorkommen, Stimulation und Nachweis des aeroben metabolischen TCE-Abbaus. In: Symposium Strategien zur Boden- und Grundwassersanierung 2023, DECHEMA, Frankfurt, 27. – 28. November 2023, Tagungsband (2023)
Müller A., Schäfer W., Schumacher K., Hoffmann U., Nordmann T., Puster H., Tiehm A: Sequentiell anaerob-aerober LCKW-Abbau an der ehemaligen chemischen Reinigung Hemesath. In: 24. Symposium Strategien zur Sanierung von Boden & Grundwasser, DECHEMA, Frankfurt, 28./29. Nov. 2022, Tagungsband: 52–57 (2022)
Schmidt K., Gaza S., Voropaev A., Ertl S., Tiehm A.: Aerobic biodegradation of trichloroethene without auxiliary substrates. Water Research 59: 112-118 (2014) DOI 10.1016/j.watres.2014.04.008
Schmidt K.R., Tiehm A.: Natural Attenuation am Chlorethen-Standort Frankenthal: Bedeutung des sequentiell anaerob-aeroben Bio-Abbaus. Altlastenspektrum 05.11: 212-219 (2011)
Schmidt K.R., Augenstein T., Heidinger M., Ertl S., Tiehm A.: Aerobic biodegradation of cis-1,2-dichloroethene as sole carbon source: Stable carbon isotope fractionation and growth characteristics. Chemosphere 78: 527-532 (2010) DOI.org/10.1016/j.chemosphere.2009.11.033
Willmann, A; Tiehm, A.: Aerobic co-metabolic cis-Dichloroethene degradation with Trichloroethene as primary substrate and effects of concentration ratios. Chemosphere 350, 141000 (2024) DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.141000.
Willmann, A.; Trautmann, A.-L.; Kushmaro, A.; Tiehm, A.: Intrinsic and bioaugmented aerobic trichloroethene degradation at seven sites. Heliyon 9, 2: e13485 (2023) DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e13485
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