Die Wirkung von Chlorkohlenwasserstoffen (CKW) auf das Ökosystem galt lange als harmlos. Deshalb wurden sie in manchen Industriezweigen bedenkenlos als Entfettungs- oder Reinigungsmittel eingesetzt. Heute sind sie deshalb häufig Ursache für Kontaminationen im Grundwasser und Boden. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart hat zusammen mit dem Institut für Siedlungswasserbau und dem Institut für Mikrobiologie der Universität Stuttgart ein biologisches Verfahren zur Grundwasserreinigung entwickelt. Die Reinigungsarbeit übernehmen spezielle Mikroorganismen: Sie sind in der Lage, die Chloratome aus den Bindungen abzuspalten und in unschädliche Substanzen umzuwandeln.

"Ein großes Problem war, geeignete Organismen zu finden", erzählt Dr. Dieter Bryniok, der Projektleiter am IGB. "Viele Verfahren scheitern, weil sich die Bakterien durch den Abbau der Chlorethene – dabei entsteht ein schädliches Epoxid – selbst vergiften. Unsere Organismen besitzen ein spezielles Enzym, welches das verhindert." Der nächste Schritt war, das richtige Hilfssubstrat zu finden. Diese Substanz dient den Mikroorganismen als Kohlenstoff- und Energiequelle. Die Stuttgarter Forscher arbeiten mit Ethen, das in seiner Struktur dem chlorierten Ethen sehr ähnlich ist und auf dieselbe Art abgebaut wird.

Das Reinigungsverfahren aus dem IGB gliedert sich in zwei Stufen: Während in der ersten Phase das kontaminierte Wasser durch einen Festbettreaktor läuft, spalten die Bakterien unter anaeroben Bedingungen – ohne Nutzung von Sauerstoff – ein bzw. zwei Chloratome aus den CKWs ab und setzen diese als harmloses Chlorid frei. Der nächste Schritt, die aerobe Stufe, läuft in einem Rieselbettreaktor ab, der zusätzlich mit dem Hilfssubstrat Ethen angereichert wird. Hier bauen die Mikroorganismen die in der ersten Stufe entstandene Substanz Di-Chlorethen und – falls im Grundwasser vorhanden – Vinylchlorid vollständig ab. Mit ihrem biologischen Verfahren vermeiden die Forscher die Schwierigkeiten der herkömmlichen Grundwasser- und Bodensanierung, bei der große Mengen von belasteter Aktivkohle anfallen und beseitigt werden müssen. Auf lange Sicht sollen die zahlreichen CKW-belasteten Grundwässer mit diesem umweltfreundlichen Verfahren saniert werden.