Abschlussarbeiten
GIS-gestützte Analyse der Biogaspotentiale in Schwermetall-belasteten Gebieten und Ermittlung potentieller Anlagenstandorte
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Krenscher, tobias
Betreuer
- Dr.rer.nat. Nikolas Prechtel
Weitere Betreuer
Dipl.-Wi.-Ing. Ronny Erler, DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg
Abstract
In den ehemaligen Bergbaugebieten im Freistaat Sachsen besteht in den oberen Bodenschichten vielerrnlandwirtschaftlich genutzter Flächen heute das Problem einer erhöhten Belastung mit verschiedenenrnSchwermetallen wie Arsen, Blei oder Cadmium. Auch auf Ackerflächen in Auengebieten einzelnerrnFlüsse, die diese Gebiete entwässern, besteht eine erhöhte Konzentration mit entsprechendenrnElementen. Die starke Ansammlung dieser Schwermetalle in den Oberböden entstand durch diernKombination geologischer Gegebenheiten im Erzgebirge und dem gleichzeitigen Abbau verschiedenerrnErze in Verbindung mit einem nicht ausreichenden Umweltschutz.rnBeeinflusst durch verschiedene natürliche Parameter wie Bodenfeuchte oder pH-Wert werden die inrnden Böden vorhandenen Schwermetalle von den darauf angebauten Kulturpflanzen aufgenommen. Abrneiner bestimmten Konzentration des jeweiligen Schwermetalls ist es jedoch aufgrund gesetzlichrnfestgelegter Grenzwerte nicht mehr zulässig, die Pflanzen zur Produktion von Nahrungs- oderrnFuttermitteln zu verwenden. In den betroffenen Regionen wird es in Zukunft daher immer wichtiger,rnden Landwirten alternative Verwendungsmöglichkeiten für die produzierte Biomasse aufzuzeigen.rnDiese Arbeit entwickelt anhand verschiedenster Datengrundlagen jeweils eine entsprechendernMethodik, mit der vorhandene Biogaspotentiale auf schwermetallbelasteten Ackerflächen sowiernmögliche Standorte zukünftiger Biogasanlagen und daran anschließenden biogasbetriebenenrnBlockheizkraftwerken im Freistaat Sachsen ermittelt werden können. Bei der Abschätzung derrnBiogaspotentiale wird dabei der Übergang der Elemente Arsen, Blei und Cadmium vom Boden in diernKulturpflanzen Weizen, Mais und Triticale genau untersucht. Anhand von der Europäischen Unionrnfestgelegter Grenzwerte für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion dieser Pflanzen werdenrnpotentielle Mengen zu stark belasteter Biomasse identifiziert und die daraus zu erzielendenrnMethangaserträge bestimmt. Im folgenden Schritt werden potentielle Standorte von Biogasanlagenrnund daran anschließenden Blockheizkraftwerken nicht nur ausgewiesen, sondern auch bewertet. DiernGenerierung dieser Flächen erfolgt anhand zahlreicher restriktiver und selektiver Faktoren. Diernnachfolgende Bewertung beruht dabei auf der Nutzung gewöhnlicher Substrate auf der einen undrnschwermetallbelasteten Substraten auf der anderen Seite, da eine Vermischung nicht verunreinigterrnund kontaminierter Biomasse vermieden werden sollte. Die verfügbare Methangasmenge derrnjeweiligen Substrate an einem möglichen Standort wird dabei anhand der ökonomisch maximalrnsinnvollen Transportstrecke des Substrats ermittelt.rnUm den potentiellen Absatz von Wärme, die bei der Stromerzeugung im Blockheizkraftwerk entsteht,rnabschätzen zu können, wird zusätzlich ein Datensatz mit vorhandenen Wärmeabsatzmengen imrnFreistaat Sachsen auf punkt- sowie flächenbezogener Basis erzeugt.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Geoinformationssysteme für Umweltmonitoring
Schlagwörter
Biogas, belastete Böden, Schwermetallbelastung
Berichtsjahr
2013