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Lehrstuhl für Angewandte Geologie
Prof. Dr. Georg Büchel
Forschungsschwerpunkte
Bioremediationsmethoden zur Sanierung von schwermetall- und radionuklidbelasteten Substraten
Bildung von supergenen Mangan-Mineralisationen unter sauren pH-Wert Bedingungen
Rekonstruktion der Umweltbedingungen des letzten Hochglazials aus Sedimenten eines Talaufstaus
Rolle der hydrogeologischen Rahmenbedingungen bei Maareruptionen
Mikrobielle und spurenelementspezifische Signaturen von Grund- und Tiefenwässern zur Definition ihrer Herkunftsgebiete
Hydrogeochemischer und mikrobieller Einfluss auf den Transfer von Radionukliden im Grund- und Tiefenwasser
Charakterisierung von Stäuben und ihrer Herkunftsgebiete
108 — FORSCHUNG
Abb. 1. Sanierungsoptionen von Umwelteinflüssen durch die
Produktion von Metallen aus Sulfiderzen.
Mikrobiologische Stoffumsätze können zu drastischen Än-
derungen der physiko-chemischen Parameter führen. En-
zymatische Reaktionen sind in der Lage bis zu 105 mal
schnellere Umsetzungen von chemischen Reaktionen zu
bewirken. Metabolitische Produkte von Mikroben wie z.B.
Siderophore beeinflussen die Mobilisierung von Elementen
drastisch. Das aktuelle Projekt USER (Umsetzung von
Schwermetall-farming zur nachhaltigen Landschaftsgestal-
tung und Gewinnung erneuerbarer Energien auf radionuk-
lidbelasteten Flächen) macht sich die Kenntnisse dieser
mikrobiologisch moderierten Reaktionen zu Nutze. Im Fo-
kus steht die Weiterentwicklung von Bioremediationsme-
thoden zur Sanierung von schwermetall- und radionuklid-
belasteten Substraten. Dabei sollen kontaminierten Stand-
orte stabilisiert und einer Nutzung zur Produktion von
„Energiepflanzen“ zugeführt werden.
[1] Kothe E., Büchel G. (2014): UMBRELLA: Using microbes for the regulation
of heavy metal mobility at ecosystem and landscape scale. Environ. Sc.
Pollut. Res., 21, 6761-6764. DOI:10.1007/s11356-014-2689-y.
Bioremediation
Supergene Lagerstätten sind Verwitterungslagerstätten, die
sich oberflächennah häufig im oxisch/anoxischen Grenzbe-
reich zum Grundwasser bilden. Besonders hydro-biogeo-
chemische Wechselreaktionen zwischen zirkulierenden Lö-
sungen können an geochemischen Barrieren zu mikrobiolo-
gisch moderierten Bildungen von sekundären Mineralpha-
sen führen. Bisher wurde die Bildung von Manganoxiden vor
allem unter neutralen pH-Bedingungen erforscht. Im ehema-
ligen ostthüringischen Uranbergbaugebiet konnten jedoch
Manganoxide (Birnessit und Todorokit) als supergene Lagen
bei sehr schnellen Bildungszeiten auch unter sauren Bedin-
Biomineralisationen
gungen nachgewiesen werden. Diese Mn-Oxide tragen zu
einem natürlichen Rückhaltemechanismus (
natural attenua-
tion
) von Schwermetallen wie Cd, Cu, Ni, Zn an den gebilde-
ten Oxiden bei, so dass sie nicht mehr bioverfügbar sind.
Neue Ergebnisse zeigen, dass Mangan-oxidierende Bakte-
rien einen entscheidenden Einfluss bei der Bildung unter
sauren Bedingungen haben, z. B.
Duganella
sp. HMD2171.
[2] Schäffner F., Merten D., Pollok K., Wagner S., Knoblauch S., Langenhorst
F., Büchel G. (2015): Fast formation of supergene Mn oxides/ hydroxides
under acidic conditions in the oxic/ anoxic transition zone of a shallow
aquifer. Environ. Sci. Pollut. Res. DOI:10.1007/s11356-015-4404-z.