Schäfersee-Verfahren - Stützung oder Sanierung von Gewässern mit sauerstoffarmen Wasserkörpern und hochbelasteten Sedimenten durch Stimulierung eines klimaneutralen mikrobiellen Abbaus

Abstract

Viele stehende Gewässer in Deutschland leiden unter Sauerstoffmangel und hoher organischer Belastung. Einträge von Nährstoffen und organischen Schadstoffen, insbesondere durch ungereinigtes Regenabwasser aus urbanen Einzugsgebieten, führen zu anoxischen Sedimentzonen, Faulschlammablagerungen sowie zur Bildung von Schwefelwasserstoff und Methan. Diese Prozesse verursachen Geruchsbelastungen, fördern die Rücklösung von Phosphor und Metallen, beeinträchtigen benthische Lebensgemeinschaften und beschleunigen die Eutrophierung. Das Schäfersee-Verfahren wurde entwickelt, um diese reduktiven Prozesse gezielt zu unterbinden. Es kombiniert die Dosierung von Calciumnitrat mit sauerstoffangereichertem Wasser und koppelt diese an eine kontinuierliche Online-Erfassung steuerungsrelevanter Wasserparameter. Auf dieser Basis erfolgt eine adaptive Prozesssteuerung, die die Dosierung bedarfsgerecht regelt, das Redoxmilieu stabilisiert und die mikrobiellen Stoffumsätze gezielt lenkt. Dadurch werden Sulfatreduktion sowie die Bildung von Schwefelwasserstoff und Methan weitgehend unterbunden, während Phosphor im Sediment gehalten und teilweise mineralisch gebunden wird. Das Verfahren arbeitet ressourcenschonend und klimaneutral und ermöglicht eine präzise, automatisierte Kontrolle der Gewässerprozesse. Im Forschungsprojekt wurden an drei unterschiedlichen Gewässertypen – dem Schäfersee und dem Fennsee in Berlin sowie dem Jröne Meerke in Neuss – stationäre Anlagen entwickelt und erprobt. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Stabilisierung der Redoxverhältnisse, einen Rückgang der Schwefelwasserstoff- und Methanbildung sowie eine sichere Bindung von Phosphor im Sediment. Begleitende Analysen der Technischen Universität Berlin belegten eine Verschiebung der mikrobiellen Gemeinschaften hin zu oxidativen und denitrifizierenden Prozessen sowie eine tendenzielle Abnahme methanbildender Organismen. Trotz vorhandener Sedimentbelastungen mit Metallen, Halbmetallen und organischen Schadstoffen (PAK, MKW, EOX) zeigte sich keine relevante Mobilisierung bedenklicher Stoffe; unter den geschaffenen oxidativen Bedingungen nahmen die Konzentrationen organischer Verbindungen tendenziell ab. Das Schäfersee-Verfahren stellt damit ein neuartiges, datenbasiertes Instrument zur Stabilisierung eutropher und kontaminierter Gewässer dar. Es ermöglicht die dauerhafte Aufrechterhaltung oxidativer Bedingungen ohne den Einsatz energieintensiver Belüftungs- oder Entschlammungsmaßnahmen und leistet einen Beitrag zur Minderung klimarelevanter Emissionen.