CDEALs Konzept soll die Reduzierung von CO2
Emissionen und die Behandlung von sauren Grubenwässern kombinieren.
Im Lausitzer Bergbaurevier hat der intensive Bergbau im zurückliegenden
Jahrhundert riesige Mengen von Flugaschen, Carbonat- und Eisenschlämmen
(aus der Behandlung des sauren Grubenwassers) produziert, die sich nun in
den verlassenen und gefluteten Tagebauen wieder finden. Einer dieser früheren
Tagebaue ist der saure Restsee Burghammer, der in seinem Seesediment große
Mengen dieser eingebrachten Substanzen enthält. Eine Behandlung der
Sedimente und des Wassers im Restsee Burghammer mit CO2
durch Carbonationen scheint nach ersten Untersuchungen thermodynamisch möglich.
Kinetische Aspekte, die realen Verhältnisse der Phasen im See und die
technischen Aspekte der Dosierung, des Mischens, der Ausfällung und
der Ausfällung des Carbonats werden im Projekt untersucht. CDEAL verwendet
saure Wässer aus Restlochseen der Braunkohlengewinnung in Verbindung
mit CaO aus Kraftwerksaschen sowie Eisenhydroxide aus der Grubenwasseraufbereitung.
Weil das CaO in der Kraftwerksasche nur geringfügig mit den säurebildenden
Edukten im See reagiert, kann der vorhandene CaO Überschuss verwendet
werden, um mit CO2 zu CaCO3
und dem Fe(OH)3 zu FeCO3 zu
reagieren. Die allgemeinen Reaktionsmechanismen für ein Metalloxid
MO oder den Metall-Oxihydraten M(OH)3 sind wie folgt:
Thermodynamisch sind die Möglichkeiten für eine Carbonatausfällung
(Sättigung) gegeben, wenn z.B. das Produkt der Calcium- und der Carbonataktivitäten
die temperaturabhängige Konstante Ksp erreicht.
Die starke pH-Abhängigkeit der Entstehung von Carbonationen in der
Lösung erfordert für die Carbonatausfällung neutrale oder
basische pH-Werte. In einem sauren Grubenwasser mit einer erhöhten
Calciumkonzentration wird eine Basentitration zu einer Calcitsättigung
führen, sofern das Kohlendioxid Gleichgewichtskonzentrationen erreicht.
Carbonatausfällung vermindert die Metall- und Carbonatkonzentration,
solange die Sättigung aufrechterhalten wird. Die gelöste anorganische
Kohlenstoff-Konzentration (DIC) nimmt dabei zu, während die Ca-Konzentration
abnimmt. Dies belegt das hohe Potential von sauren Seen für die Aufnahme
von CO2 ins Wasser, sofern die Behandlung mit der
Neutralisation des Wassers verbunden wird. Der natürliche pH-Puffer
Bicarbonat wird dem Wasser zugeführt und verbessert somit die chemische
Zusammensetzung und das biologische Potential. Solche Ausfällungen
von Carbonaten sind in Seen ein häufiger, natürlich auftretender
Prozess. Er tritt oftmals dann auf, wenn es aufgrund eines höheren
Nährstoffangebots im See zu einer gesteigerten Primärproduktion
kommt und in dessen Folge der pH-Wert ansteigt. Die A Ausfällungen
machen sich als ein carbonathaltiger Schlamm bemerkbar. Während des
Ausfällungsprozesses werden am Seeboden sehr feine weiße Calcitkörner
sedimentiert, die durch Co-Präzipitation und Adsorption zur Eliminierung
weiterer Wasserinhaltsstoffe beitragen.
