Wenn ein Boden durch Öl kontaminiert ist, können die Giftstoffe Wasserablagerungen im Boden erreichen und deren Dämpfe die Luft verschmutzen. Leider passiert dies immer wieder auf der Welt und schädigt die Umwelt sowie die Gesundheit von uns Menschen im hohen Maße. Das Beseitigen von toxischen Böden ist aufwändig, teuer und brisant. In den vergangenen drei Jahrzehnten forschten Wissenschafter an neuen Techniken, in denen Pflanzen den Großteil der Arbeit übernehmen sollen.
Unter Phytosanierung oder Phytoremediation wird die Sanierung von verunreinigten und kontaminierten Böden oder Grundwasser mit Hilfe von Pflanzen bezeichnet.
Vielversprechendes Projekt
Forscher untersuchten Verbindungen, die von der Umwelt gereinigt werden könnten, wie Erdölverbindungen, Schwermetalle, TNT und Verbindungen aus Farben und Kältemitteln. Es ist nicht leicht, die geeignete Pflanze für diese Aufgabe zu finden, denn die meisten Pflanzen wachsen nicht auf kontaminiertem Boden oder Wasser und selbst wenn sie es könnten, nehmen sie die Toxine nicht auf, sondern sie werden im Boden zurückgelassen. Aber wenn einmal die richtige Pflanze gefunden ist, beeindruckt das Ergebnis.
Bei einer ehemaligen Reinölraffinerie in Cabin Creek (West Virginia) befanden sich mehrere Lagertanks, die den Boden und das Grundwasser kontaminierten. Der Betrieb wurde schon 1954 eingestellt, dennoch wurden 40 Jahre später in Wasser- und Bodenproben ein hoher Gehalt an Erdölverbindungen gefunden. Aufgrund der Vielzahl chemischer Verbindungen, aus denen Erdöl besteht, ist es eine Herausforderung selbst für traditionelle Sanierungstechniken. Der Standort war außerdem von Überschwemmungen und Vandalismus bedroht, was den Betrieb und die Wartung eines umfassenden mechanischen Sanierungssystems gefährdete. Als das Projekt begann, waren die Tanks und Anlagen bereits geräumt. Nachdem Schutt und Schmutz entfernt wurden, begannen die Forscher Pappeln (Populus deltoids x Populus nigra) zu setzen. Diese Art hatte bereits in kontrollierten Tests ihre Fähigkeit zum Abbau organischer Toxine bewiesen. Auf einer Fläche von 54.000 m2 wurden mehr als 15.000 Pappeln gepflanzt. Kurze Zeit später stellten die Forscher fest, dass die Blätter vieler Bäume früher als erwartet deformiert oder abgestorben waren. Rund 5.000 Bäume starben, aber nicht durch die Verunreinigung, sondern aufgrund von Wassermangel. Daraufhin wurden die abgestorbenen Bäume ersetzt und eine Bewässerung errichtet, die die Wasserversorgung garantiert.
Sobald die Pappeln lebensfähig waren, nahmen die Forscher regelmäßig Boden- und Grundwasserproben, um den Gehalt der Verunreinigung festzustellen. Sieben Jahre nach Beginn des Projekts war der Benzingehalt im Boden um 82% und im Grundwasser um 59% gesunken. Der Toluolgehalt sank im Boden und im Wasser um 90% bzw. 84%. Der Versuch zeigte, dass die Pappeln sowohl Land als auch Wasser erfolgreich säuberten. Das Projekt kostete rund 80.000 USD (rund 67248,40 €). Rund 20.000 USD (16.808,50€) kostete die jährliche Wartung. Zum Vergleich: Andere Sanierungsmaßnahmen wie Verbrennung und Bodenentlüftung hätten die Installation schwerer Maschinen, die Ausgrabung des Bodens erfordert sowie einen hohen Energiebedarf verursacht, was gesamt auf rund. 65 Mio. USD (54 621 775,00 €) geschätzt wird.
Die Bäume unterstützten auch das Wachstum von Mikroorganismen um ihre Wurzeln herum. Diese Mikroorganismen sind auch an der Reinigung beteiligt, indem sie Toxine abbauen. Einige Aktivitäten der Bäume erfolgen passiv - wie das Trocknen und Belüften des Bodens - andere aktiv, wie das Absondern von Verbindungen, die das Wachstum der Mikroorganismen stimulieren. Einige Verbindungen wie Phenole, können die Mikroorganismen beim Abbau einiger Toxine tatsächlich aktiver machen. Manchmal können Pflanzen Toxine nicht abbauen, wie z. B. Schwermetalle. Es ist jedoch möglich, als Hyperakkumulatoren bekannte Arten zu kultivieren, die diese Metalle in ihrem Körper speichern, und später die Hyperakkumulatoren zu ernten, wodurch die Schwermetalle von der kontaminierten Stelle entfernt werden. (Hyperakkumulatoren sind Pflanzen, die auf Böden mit hoher Konzentration von Metall-Ionen wachsen, diese nehmen sie über die Wurzeln auf und speichern sie in ihrem Gewebe.)
Schneller abbauen, aber länger warten
Die Forscher gingen noch einen Schritt weiter und veränderten die Bäume gentechnisch soweit, dass sie Giftstoffe schneller und in höheren Mengen abbauen können. Dazu wurde das Gen eines Enzyms (P450-Cytochrom) in die Pflanzen eingefügt. Dieses Enzym kann mehrere Toxine aufbrechen, um den Organismus zu schützen. Die Forscher glaubten, dass die Bäume, indem sie gezwungen wurden, eine große Menge dieser Enzyme zu produzieren, die Toxine effizienter abbauen würden - und sie hatten Recht. Transgene Pappeln konnten bis zu 30-mal mehr TCE aus dem Wasser und 3,5-mal mehr Benzol aus der Luft entfernen.
Leider wird die Phytoremediation nach mehr als 30 Jahren Forschung im kommerziellen Einsatz immer noch weitgehend ignoriert. Die Phytoremediation nimmt viel Zeit in Anspruch. Es kann Jahre oder Jahrzehnte dauern, bis eine Brachfläche vollständig gereinigt ist. Selbst wenn die Phytoremediation billiger und umweltverträglicher ist, bevorzugen einige schnellere Methoden, wie Ausgrabungen. Ein Mangel an Verständnis, Vertrauen oder Wissen in die biologische Technik - sowohl bei Verbrauchern als auch bei Sanierungspraktikern - ist ein weiteres Hindernis für eine breite Akzeptanz der Praxis.
Quelle: daily.jstor
