Windindustrieanlagen
Windindustrieanlagen im Wald: Welche Gefahren gehen von ihnen aus? ©Alexander Stahr

Onshore Windindustrieanlagen (Windindustrieanlagen an Land), auch Windkraftanlagen (WKA) genannt, werden in Deutschland zunehmend in Wäldern errichtet, die sich in Wasserschutzgebieten erstrecken. Neben der potentiellen Gefahr einer Grundwasserkontamination durch Havarien während der Errichtung und des Betriebs von WKA sowie der Nitratproblematik infolge der umfangreichen Rodungen können Stoffeinträge aus den Betonfundamenten der WKA in den Boden ebenfalls problematisch für das Grund- bzw. Trinkwasser sein. Über die Schwermetallabgabe von Beton wurde in den vergangenen Jahren verstärkt geforscht (z. B. VOLLPRACHT & BRAMESHUBER 2005). Betone sind durch Herstellungsprozesse bedingt (Mitverbrennung von Sonderabfällen in den Zementöfen) gelegentlich sehr viel stärker als ihre Ausgangsstoffe mit Schwermetallen belastet. Von Beton in Kontakt mit Boden oder Wasser werden insbesondere Arsen, Zink, Chrom, Cadmium, Quecksilber und Vanadium abgegeben. Chrom, das u. a. aus den Rohstoffen Kalkstein, Ton oder Sand stammt, liegt dabei oft in der stark toxischen und gut in Wasser löslichen Form des Chromats(VI) vor (gilt als Auslöser der allergischen Zementdermatitis oder Maurerkrätze). Daher ist nach EU-Richtlinie 2003/53/EC die Verwendung von chromatreduziertem Beton (Zement) vorgeschrieben [bei der Chromatreduktion wird das gut wasserlösliche Chromat durch Zugabe von Eisen(II)-sulfat oder Zinn(II)-sulfat in die weniger gut in Wasser lösliche Oxidationsstufe III überführt].

Beispiel: Problem Chrom

Im Folgenden soll insbesondere auf Chrom eingegangen werden. Studien der Bauforschung zeigen dabei eine Abgabe von Chrom aus abgebundenem Beton in deionisiertes Wasser von 1 bis 6 mg/m2 Oberfläche, aus Frischbeton ohne Chromatreduktion bis 62 mg/m2. Die Abgaberate stieg dabei nach 56 Tagen immer noch an (0,3 mg/m2*d bis 2 mg/m2*d). Betonfundamente haben einen Durchmesser von mindestens 26 (-29) Metern bei einer Seitenhöhe von etwa 4 Metern. Ein Fundament besitzt demnach eine der Auslaugung ausgesetzte Oberfläche (Boden und Seitenfläche) von rund 857m2. Die teils erdüberschüttete Oberseite des Fundamentes wird hier im Sinne einer Berechnung auf der sicheren Seite nicht berücksichtigt.

Es werden hier bereits ausgehärteter Beton, die geringste gefundene Auslaugungsrate und die schadstoffärmste Zementklasse angenommen. Letztere Annahme muss aus Kostengründen nicht mit den verbauten Qualitäten übereinstimmen. Demnach werden von einem Fundament jährlich rund 94.000 mg Chrom freigesetzt. Im Falle eines nicht chromatreduzierten Zements wäre die Freisetzung entsprechend höher. Dies wäre noch nicht bedenklich, da Chrom als schwerlösliches Ettringit oder Cr-Ettringit am oder sogar im Beton festgelegt würde. Es liegen jedoch bei Betonfundamenten in sauren Waldböden besondere Bedingungen vor. Medien unter pH = 6,5 greifen grundsätzlich Beton an und sorgen so für steten Nachschub an freien Oberflächen zur Auslaugung von Schwermetallen. Dies wird verstärkt durch Gehalte an freier Kohlensäure und Redoxpotentialen, wie sie in Waldböden zu finden sind und multipliziert durch Huminsäuren (Fraktion Fulvosäuren). Huminsäuren verhalten sich nicht nur aggressiv gegen Beton als Struktur, sondern entfernen durch Komplexierung Metalle aus dem Lösungsgleichgewicht und halten sie gelöst. Diese können dann gegen Protonen/Kationen ausgetauscht und ausgewaschen oder mit den Huminstoffen zusammen ausgewaschen werden. Bei einer Anzahl von 8-10 WKA kann es zu einer Abgabe aus den Betonfundamenten von rund 1 kg Chromat jährlich kommen, welches in das Grundwasser des Wasserschutzgebietes gelangen kann.

Forschungsbedarf

Es muss klargestellt werden, dass die tatsächlich in die Umwelt freigesetzten Mengen an Metallen und Schwermetallen aufgrund der vorsichtigen Berechnung auf der sicheren Seite und des sauren Milieus weitaus größer sein werden. Andere Metalle, die weitaus löslicher sind und in höheren Mengen freigesetzt werden, wie Zink (bis 60 mg/d) und Strontium, sind zu berücksichtigen. Minderungsmaßnahmen greifen hier nicht, da derzeitige Beton-Abdichtungen, z. B. mit Kunststoffen auf Acrylamidbasis oder Silikon, selbst wieder hochgiftig und teils mutagen sind. Besonders bedenklich im Hinblick auf die Grund- bzw. Trinkwasserqualität und mögliche Gesundheitsgefährdungen der Bevölkerung ist die Tatsache, dass hinsichtlich der Schwermetallproblematik bei der Errichtung von WKA im Wald mit sauren bis stark sauren Böden nach bisherigem Kenntnisstand der Redaktion von ahabc.de keinerlei gesicherte wissenschaftliche Studien vorliegen. Hier besteht dringend Forschungsbedarf. Insbesondere vor dem Hintergrund der zunehmenden Anzahl an WKA mit ihren Betonfundamenten in Deutschlands sauren Waldböden sollte die Frage „Belasten Schwermetalle Boden und Trinkwasser?“ von der Wissenschaft eindeutig und zur Sicherheit des Lebensmittels Nr. 1, des Trinkwassers, beantwortet werden.

Literatur

DEUTSCHES INSTITUT FÜR BAUTECHNIK DIBT (2009): Grundsätze zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser (Wiley).

VOLLPRACHT, A., BRAMESHUBER, W. (2005): Einfluss der Chromatreduzierung auf das Auslaugverhalten von Beton; Aachen (http://www.ibac.rwth-aachen.de/fileadmin/user_upload/AG_1a/kb-117-vp-f-7014.pdf.)