Giftiger Müll: Wie sicher ist er im Glaskäfig?

12.12.2006

Die Verglasung giftiger, schwermetallhaltiger Schlämme, die in Lagertanks der Ölindustrie ausfallen, ist eine relativ neue Methode, um die Abfälle sicher deponieren zu können. Gläser zeichnen sich durch hohe chemische Stabilität und Beständigkeit gegen Korrosion aus. Die Physikerin Fani Pinakidou von der Aristoteles Universität Thessaloniki hat in ihrer Dissertation derartige Gläser an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY untersucht. Für ihre Arbeit erhält sie den Ernst-Eckehardt-Koch-Preis.

In den Lagertanks der Ölindustrie sammeln sich giftige Schlämme an, die eine hohe Konzentration an Blei- und Eisenverbindungen enthalten. Für die Deponierung dieser Abfälle werden die festen Bestandteile der Schlämme zur sogenannten Flugasche verbrannt. Diese enthält zwar keine giftigen organischen Verbindungen mehr, aber immer noch eine hohe Konzentration weniger giftiger anorganischer Verbindungen. Die meist angewandte Deponierung dieser Flugasche stellt ein hohes Risiko dar, da die Schwermetalle heraus gelöst und Boden und Grundwasser verseucht werden können. In den letzten Jahren wurde deswegen ein Verfahren zur Verglasung dieser Flugasche unter Zugabe von Silikat und Natriumkarbonat entwickelt. In ihrer Doktorarbeit untersuchte Fani Pinakidou verschiedene derartige Produkte, die mit unterschiedlich hohen Anteilen an Flugasche und bei unterschiedlichen Temperaturen hergestellt worden waren.

Mit Hilfe von kontinuierlicher Synchrotronstrahlung, wie sie BESSY liefert, konnte die Physikerin elementspezifisch die lokale Umgebung von Atomen oder Molekülen studieren. Insbesondere konnte Fani Pinakidou so Informationen über strukturelle und chemische Eigenschaften der Schwermetalle gewinnen und damit auf die Festigkeit der Matrix schließen. Sie fand heraus, dass bei der Verglasung das in der Flugasche enthaltene Eisen eine wichtige Rolle spielt, da Eisen je nach der Symmetrie seiner Bindung entweder das molekulare Netzwerk des Glases bilden (Glasbildner) oder gemeinsam mit einem anderen Glasbildner, z.B. Silikat, die Struktur aufbauen und modifzieren kann (Glaswandler). So fand Fani Pinakidou unter anderem heraus, dass bei einem Flugascheanteil von über 40% das Eisen zunehmend als Glasbildner wirkt, ohne dass dabei die Einbindung des Bleis verändert wird. Es kann also mit einem geringen Anteil an Silikat und einem hohen Anteil an Flugasche ein stabiles Produkt hergestellt werden, das den giftigen Müll sicher einschließt.

Mit dem Ernst-Eckhard-Koch Preis zeichnet der Verein der Freunde und Förderer BESSYs jährlich herausragende Doktorarbeiten auf dem Gebiet der Synchrotronstrahlung aus; die Doktorarbeiten sollen bei BESSY oder dem HASYLAB/Hamburg durchgeführt worden sein als den hauptsächlichen Wirkungsstätten von E.-E. Koch.

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