Im sogenannten Freiburger Revier im Osterzgebirge wurden über Jahrhunderte hinweg verschiedene Erze und Minerale abgebaut und verarbeitet – vom 12. Jahrhundert bis 1969. Unter den geförderten und verhütteten Edel- und Buntmetallen waren Blei, Silber und Zink sowie diverse Spurenmetalle. Mit dem Regen, der durch die aufgeschütteten Halden und Kippen floss, gelangten die Metalle auch ins sogenannte Sickerwasser und von dort weiter in die umliegenden Gewässer. Das geschieht auch heute noch, Jahrzehnte nach der Schließung der Bergwerke.
„Die Sickerwässer, mit denen wir hier arbeiten, sind auch mehr als 50 Jahre nach der Stilllegung der Spülhalde noch stark durch Aluminium, Cadmium, Zink, Mangan und weitere Metalle kontaminiert“, erklärt Sabrina Hedrich von der TU Bergakademie Freiberg. „Außerdem sind sie durch niedrige pH-Werte und hohe Sulfatkonzentrationen belastet.“ Für Menschen stellen diese Kontaminationen zwar keine Gefahr dar, für die Lebewesen in der Natur allerdings schon. Viele der Metalle sind für die Umwelt giftig.
Entgiftung in drei Stufen
Forschende um Hedrich haben daher nun eine neuartige Kläranlage entwickelt, um solche Sickerwässer zu reinigen. Ihre naturbasierte Pilotanalage ist seit Juli 2024 an der Spülhalde Hammerberg am östlichen Stadtrand von Freiberg in Betrieb. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend: „Wir konnten zeigen, dass unser Verfahren in der Lage ist, Schadstoffe effizient aus dem Wasser zu entfernen“, sagt Hedrich. Die kaskadenartig aufgebaute Behandlungsanlage reinigt das kontaminierte Sickerwasser dafür in drei Stufen durch eine Kombination (mikro-)biologischer und chemischer Verfahren.
In der ersten Behandlungsstufe wird das saure Wasser über einen Kalksteinfilter geleitet und neutralisiert. Dabei wird der pH-Wert von circa 4,9 auf Werte zwischen 6,5 und 7,0 angehoben. Dadurch fällt das im Wasser gelöste Aluminium als Aluminiumhydroxid aus und kann aufgefangen werden. In der zweiten Stufe fließt das Wasser durch einen Bioreaktor, der mit einem Biomix aus Kalkstein, Holzchips, Stroh und Kompost befüllt ist. Unter diesen Bedingungen gedeihen Bakterien, die das Sulfat im Sickerwasser in Hydrogensulfid umwandeln. Dieses Sulfid sorgt wiederum dafür, dass die übrigen Metallschadstoffe als Metallsulfide ausfallen und im Biomix verbleiben. In der letzten Reinigungsstufe wird das Wasser durch ein Becken mit Pflanzen geleitet, die als natürliche Kläranlage dienen und die restlichen Schad- und Schwebstoffe herausfiltern.
Eignet sich die Anlage auch für andere Bergbau-Gegenden?
Der Strom, den die Kläranlage für ihre Pumpen braucht, stammt von einer angeschlossenen kleinen Photovoltaikanlage samt Batteriespeicher. Die Wasserbehandlung selbst erfolgt passiv, erfordert keinen Strom und benötigt kaum Wartung. „Daher ist das Verfahren kostengünstig und lässt sich später auch als Großanlage natürlich in Sanierungslandschaften integrieren. Das macht es nicht nur für unsere Region, sondern auch für Bergbaulandschaften weltweit interessant“, sagt Hedrich.
Das in Freiberg entwickelte Verfahren könnte künftig auch anderswo dazu beitragen, die vorgeschriebenen Richtwerte in der EU einzuhalten. Denn laut EU-Wasserrahmenrichtlinie sollen bis 2027 alle europäischen Gewässer einen „guten ökologischen und chemischen Zustand“ erreicht haben. Bislang wird dieses Ziel aber noch in vielen Regionen Europas verfehlt. „Allein in Sachsen verfehlen über 1300 Kilometer an Bächen und Flüssen den guten Zustand aufgrund der bergbaubedingten und teilweise sehr hohen Metallbelastungen, die vom Entstehungsort flussabwärts weitertransportiert werden“, erklärt Christine Stevens vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. „Besonders betroffen sind die Einzugsgebiete der Freiberger und Zwickauer Mulde.“ Durch nachhaltige Wasserbehandlungstechnologie wie die Freiberger Kläranlage könnten die Umweltschäden des Bergbaus jedoch erheblich reduziert werden.
Quelle: Technische Universität Bergakademie Freiberg, Projekt MindMontan
