Der mikrobiologische Abbau von Chlorethenen – der am weitesten verbreiteten Klasse von Umweltschadstoffen – kann sowohl anaerob-reduktiv als auch aerob-oxidativ erfolgen. Bei der anaerob-reduktiven Dechlorierung ergibt sich durch sequentiellen Austausch eines Chlor- gegen ein Wasserstoffatom die typische Dechlorierungsreihe von Perchlorethen PCE) – Trichlorethen (TCE) – cis-1,2-Dichlorethen (cDCE) – Vinylchlorid (VC) bis zum unchlorierten Ethen. Der aerob-oxidative Abbau führt hingegen zu einer Mineralisierung der Schadstoffe, d.h. zur vollständigen Umsetzung zu Kohlenstoffdioxid, Wasser und Chlorid. Aus thermodynamischen Gründen erfolgt die anaerob-reduktive Dechlorierung am schnellsten für die höher chlorierten Chlorethene, so dass es oftmals zu einer Akkumulation der Abbauprodukte wie z.B. des kanzerogenen VC kommt.

Generell werden mikrobiologische Abbauprozesse als maßgebende natürliche Schadstoffminderungsprozesse zunehmend bei der Bearbeitung kontaminierter Standorte berücksichtigt. Bei den chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW) liegt das Hauptaugenmerk von Forschung und Anwendern bislang auf der Nutzung bzw. Stimulierung der anaerobreduktiven Dechlorierung durch die Dosierung biologisch gut abbaubarer organischer Substanz.

Aktuelle Forschungsergebnisse der letzten Jahre zeigen jedoch die große Bedeutung aeroboxidativer produktiver (d.h. ohne Auxiliarsubstrat) Abbauprozesse für die Elimination von cDCE und VC. Am Beispielstandort B109 gibt es sogar erste Hinweise auf einen aeroboxidativen produktiven Abbau von TCE, der bislang in der Literatur nicht beschrieben wurde.

Der direkte Abbau von TCE eröffnet die Möglichkeit einer aeroben Sanierung an einer Vielzahl von Standorten, die bisher nur über einen initialen anaeroben Schritt einer mikrobiologischen Sanierung zugänglich waren. Die Vorteile aerob-oxidativer produktiver gegenüber anaerob-reduktiven Abbauvorgängen sind 1) die Mineralisierung der Schadstoffe (keine Bildung toxischer Metabolite), 2) kein Bedarf an Auxiliarsubstraten und 3) die Vermeidung eines anaeroben Aquifers sowie von Begleiterscheinungen wie Methan- oder Schwefelwasserstoff-Bildung.

Das Forschungsvorhaben am DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW) in Karlsruhe soll vertiefte Erkenntnisse zur Nutzung des aeroboxidativen CKW-Abbaus liefern. Ausgehend von den ersten höchst interessanten Ergebnissen vom Standort B109 sollen die dort durch die autochthone Mikroflora katalysierten aeroben Abbauprozesse eingehend untersucht werden. Die Isolierung der für den Schadstoffabbau verantwortlichen Mikroorganismen soll deren molekularbiologische Charakterisierung sowie die Entwicklung von Polymerase Chain Reaction (PCR) –Methoden zu deren schnellen und spezifischen Nachweis ermöglichen. Außerdem soll die den aeroben CKW-Abbau begleitende 13C-Isotopenfraktionierung ermittelt werden, um den Abbau im Feld quantifizieren zu können.

Als Ergebnis soll ein Konzept für die Stimulierung des aeroben CKW-Abbaus erstellt werden, an dessen Umsetzung bereits mittelständische Firmen (KMUs) interessiert sind. Die generelle Methodik – Anwendung aerober CKW-Abbauprozesse zur Schadstoff-Elimination, Beschreibung aerober Abbauvorgänge anhand von PCR-Methoden und Quantifizierung mittels 13C-Isotopenfraktionierung – lässt sich auf eine Vielzahl von CKW-Schäden im In- und Ausland einsetzen. Die entwickelten Methoden werden somit Eingang in die praktische Altlastenbearbeitung finden und können von einer Vielzahl von kleinen und mittleren Unternehmen umgesetzt werden.