Langfristig sichere Deponien

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Diese Zustandsbeschreibung von Dieter E. Zimmer is immer noch prägender Bestandteil unseres heutigen Bewußtseins, obwohl die Notwendigkeit ganzheitlichen Denkens für die Gegenwart und Zukunft jedem Menschen tíglich offenbar wird. Erst wenn es Wissenschaft und Technik gelingt, diesen Unterschied zu überbrücken und damit ihre Erkenntnisse und Entwicklungen am Gemeinwohl wieder hergestellt werden.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

2. Abfallsituation

Zusammenfassung

Das von den Menschen gegenwärtig zu beobachtende Universum begann sich nach den derzeitigen Erkenntnissen der Astrophysiker vor etwa 15 bis 20 Milliarden Jahren durch eine kosmische Explosion unvorstellbaren Ausmaßes („Urknall“) zu bilden. Die ursprünglich in einem kleinen Volumen konzentrierte Materie und Energie dehnte sich mit großer Geschwindigkeit aus und kühlte ab. Aus Atomkernen und Elektronen entstanden stabile Atome. Durch deren Zusammenballung bildeten sich Gaswolken und daraus Sterne, die sich wiederum zu Galaxien gruppierten.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

3. Deponiegerechte Erfassung anthropogener Abfälle

Zusammenfassung

Im Hinblick auf die zielgerichtete Vorbehandlung, Behandlung und Konditionierung anthropogener Abfälle zu endlagerfähigen Abfällen/Abfallgebinden sowie ihre sicherheitsmäßige Bewertung und sachgerechte Deponie ist eine den Erfordernissen entsprechende, praxisorientierte Einteilung der Abfälle vorzunehmen. Während für radioaktive Abfälle eine diesbezügliche Einteilung existiert, gibt es für die chemisch-toxischen Abfälle noch keine Einteilung, die allen diesen Anforderungen genügt.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

4. Abfallentstehung und Abfallmengen

Zusammenfassung

Die Fauna und Flora der Biosphäre sind stoffliche Bestandteile der Geosphäre. Organismen bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und verschiedenen anderen Elementen, welche dem festen, flüssigen und gasförmigen Stoffbestand der Erde entnommen werden. Die zu Lebzeiten der Organismen entstehenden „Abfälle“sowie die nach ihrem Absterben verbleibenden Reste gelangen wieder zurück in die natürlichen Stoffkreisläufe der Geo-Biosphäre. Seit der Entstehung der Biosphäre auf der Erde vor mehr als 3,8 Milliarden Jahren finden diese biologisch- geologischen Kreislaufprozesse statt.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

5. Eigenschaften anthropogener Abfälle

Zusammenfassung

Mit der langfristig sicheren Deponie anthropogener Abfälle wird angestrebt, diese auf Dauer von der Biosphäre fernzuhalten. Das setzt bei radioaktiven und spezifischen organischen sowie anorganischen chemisch-toxischen Stoffen voraus, daß sie aufgrund ihrer Zerfallseigenschaften und Abbaureaktionen ihre toxischen Eigenschaften im erreichbaren Isolationszeitraum weitestgehend verlieren. Davon kann bei langlebigen anorganisch chemisch-toxischen Stoffen nicht ausgegangen werden. In diesen Fällen muß die Deponie neben der langfristigen Rückhaltung auch durch begrenzte Freisetzung, Verteilung und Verdünnung dafür sorgen, daß vorgegebene Schutzziele eingehalten werden (Kap. 7, 14). Die Entscheidung über die Art der Deponie und ihre sicherheitsanalytische Bewertung setzt daher eine möglichst gute Kenntnis der Eigenschaften zu deponierender Abfälle voraus.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

6. Verbleib anthropogener Abfälle

Zusammenfassung

In Kap. 2.2 wird darauf hingewiesen, daß sich Deponiesysteme auf der Erde an der Funktion geologischer Systeme orientieren müssen, um Vertrauen in langfristige Sicherheitsbewertungen zu begründen (Geonik). Die Wirkungsweise geologischer Systeme für die langfristige Gestaltung natürlicher Umweltbedingungen beruht auf physikalisch-chemischen Prozessen, welche toxische Konzentrationen natürlicher Substanzen durch eine Kombination von langfristiger Rückhaltung, begrenzter Freisetzung sowie Verteilung und Verdünnung vermeiden oder räumlich und zeitlich begrenzen. Wichtige Prozesse werden insbesondere in Kap. 14 auch quantitativ beschrieben. Im folgenden werden die Anwendungen dieser „Konzepte der Natur“für den Verbleib anthropogener Abfälle auf der Erde qualitativ untersucht. Gegenüber diesen konkreten Anwendungsmöglichkeiten sind die Verbringung anthropogener Abfälle in den Weltraum oder die Transmutation von Radionukliden mit langen Halbwertszeiten heute keine realistische Alternativen.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

7. Schutzziel, Sicherheitsindikatoren

Zusammenfassung

In den verschiedenen Bereichen der Biosphäre bestehen seit der Entwicklung des Lebens auf der Erde vor mehr als 3,8 Milliarden Jahren vielfältige und sich ständig erweiternde Wechselbeziehungen zwischen den an der Zusammensetzung der Erde beteiligten chemischen Elementen und anorganischen Verbindungen einerseits sowie der biologischen Vielfalt von Fauna und Flora andererseits. Diese Vorgänge finden im wesentlichen in einem vergleichsweise schmalen Bereich von wenigen Dezimetern bis über 100 Metern an, unter und über der Erdoberfläche statt, welcher die Biosphäre umfaßt.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

8. Rechtliche Grundlagen der Deponierung anthropogener Abfälle

Zusammenfassung

Die Darlegung der rechtlichen Grundlagen gibt dem vorrangig wissenschaftlichtechnisch interessierten Leser die Möglichkeit, die gesetzlichen und untergesetzlichen Regelungen für die langfristig sichere Deponierung in ihrem Gesamtzusammenhang kennenzulernen. Diese Kenntnis ist eine notwendige Voraussetzung bei der Planung und Realisierung von Deponievorhaben. Die Darlegung erlaubt aber auch, die heutigen wissenschaftlich-technischen Möglichkeiten und Grenzen langfristig sicherer Deponien mit den rechtlichen Anforderungen zu vergleichen. Dabei zeigt sich, daß je nach Abfallart unterschiedliche Anforderungen gestellt werden.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

9. Wissenschaftlich-technische Grundlagen der Deponie

Zusammenfassung

Während der bisher etwa 4,6 Milliarden Jahre dauernden Geschichte der Erde haben externe und interne dynamische Prozesse zu der heutigen physikalischen, chemischen, geologischen und biologischen Entwicklungsstufe des „blauen Planeten“geführt. Ähnliche Vorgänge werden voraussichtlich auch noch mehrere Milliarden Jahre die weitere Entwicklung der Erde, deren mögliches Gesamtalter gegenwärtig von den Astrophysikern auf zirka 10 Milliarden geschätzt wird, maßgeblich bestimmen.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

10. Deponiebereiche und Wirtsgesteine

Zusammenfassung

Die meisten der bisher im Bereich der kontinentalen Erdkruste eingerichteten Deponien für anthropogene Abfalle, die Halden mit den Gesteinsrückständen (Abfällen) des Bergbaus (z.B. Uran- und Kupferschieferbergbau) sowie die Ablagerungen von Aufbereitungsrückständen (Aufbereitungsabfällen) befinden sich an oder wenige Meter unter der Erdoberfläche und somit innerhalb der Biosphäre. Hier wurden und werden weltweit die größten Mengen an Abfällen sowohl kontrolliert als auch unkontrolliert abgelagert. An dieser Situation wird sich nach den bisher bekannten Konzepten auch in der nächsten Zukunft nichts ändern (Kap. 18), obgleich unter geowissenschaftlichen und ökologischen Aspekten (Langzeitsicherheit) viele der bisher an der Erdoberfläche gelagerten Abfälle zukünftig in tieferen Gesteinsschichten und somit praktisch außerhalb der Biosphäre deponiert und isoliert werden sollten (Kap. 9, 14).

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

11. Verfügbarkeit unterirdischer Hohlräume

Zusammenfassung

Die langfristig sichere Verbringung von Abfällen kann unter kontrollierbaren Bedingungen gegenwärtig nur im Bereich der kontinentalen Erdkruste vorgenommen werden. Die in den verschiedenen Ländern vorhandenen Möglichkeiten werden durch die in geeigneten geologischen Deponiesystemen bereits vorhandenen oder erst noch herzustellenden Hohlräume sowie durch die Abfallmengen begrenzt. Vor allem in dicht besiedelten Industrieländern ist neben der geologischen Eignung auch die gesellschaftliche Akzeptanz von Deponien für alle Arten anthropogener Abfälle zu berücksichtigen.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

12. Barrierensysteme

Zusammenfassung

Die langfristig sichere Deponie anthropogener Abfälle in Gesteinskörpern hat zum Ziel, durch geeignete Voraussetzungen und Maßnahmen die Ausbreitung schädlicher Substanzen in der Biosphäre für möglichst lange Zeitabschnitte zu erschweren oder vollständig zu verhindern. Das setzt voraus, daß zwischen den anthropogenen Abfällen und der Biosphäre Hindernisse existieren, deren Überwindung durch Schadstoffe längere (geologische) Zeiten in Anspruch nimmt. Solche Hindernisse werden als Barrieren bezeichnet.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

13. Beeinträchtigung der Integrität von Deponien

Zusammenfassung

Bei der Beurteilung der Langzeitsicherheit von Deponien für anthropogene Abfälle müssen auch die möglichen Einflüsse geologischer und klimatologischer Prozesse sowie menschlicher Einwirkungen auf die einzelnen Standorte untersucht und berücksichtigt werden.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

14. Die Bewertung der Langzeitsicherheit von Deponien

Zusammenfassung

In den bisherigen Kapiteln wurden die wissenschaftlich-technischen Grundlagen und Voraussetzungen für die langfristig sichere Deponie von Abfällen dargestellt. Vor der Errichtung einer Deponie an einem vorgesehenen Standort muß jedoch deren Langzeitsicherheit bewertet werden.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

15. Deponietechniken — Erfahrungen und Bewertungen

Zusammenfassung

Chemisch-toxische Abfälle. Bis in die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden in Bereichen der Erdoberfläche alle Arten von Abfällen (fest, flüssig, gasförmig) unkontrolliert abgelagert, und zwar ohne Rücksicht auf mögliche Schadstoff-Kontaminationen in Böden, der Hydrosphäre und Atmosphäre. Die Problematik solcher Deponien begann vor allem mit dem Industriezeitalter im 19. Jahrhundert. Eine wesentliche Ursache war die Erzeugung steigender Mengen an neuen anorganischen sowie organischen Substanzen mit bis dahin nicht bekannten physikalischen und chemischen Eigenschaften. Besonders die Industriestaaten waren zunächst von den Auswirkungen der unkontrollierten Abfalldeponie betroffen.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

16. Sicherheitstechnische Anforderungen

Zusammenfassung

Technische Anlagen und Produkte werden in der Regel nach Vorschriften erstellt, die durch Gesetze, Verordnungen, Kriterien, Regeln, Richtlinien und Normen qualitativ und quantitativ vorgegeben sind. Diese Vorschriften beruhen auf den Erfahrungen, die mit den jeweiligen Anlagen und Produkten gesammelt wurden, und ihrer Bewertung. Sie werden laufend an den Stand von Wissenschaft und Technik sowie an die Erfordernisse des Allgemeinwohls angepaßt. Für Mensch-Deponie-Systeme und insbesondere für Untertage-Deponien liegen die Voraussetzungen für entsprechende Vorschriften zum Teil nicht vor.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

17. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten

Zusammenfassung

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts ist eine kaum noch überschaubare Anzahl der verschiedensten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten (F+E-Arbei-ten) zur Deponie anthropogener Abfälle mit dem Ziel durchgeführt worden, die Voraussetzungen zur langfristig sicheren und wirksamen Abschirmung radioaktiver sowie chemisch-toxischer Substanzen gegenüber der Biosphäre zu studieren, zu modellieren und zu realisieren. Die Mehrzahl dieser Arbeiten bezieht sich auf die Endlagerung radioaktiver Abfälle.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

18. Deponiekonzepte in verschiedenen Ländern

Zusammenfassung

Die Endlagerung radioaktiver Abfälle an der Erdoberfläche und in unterirdischen Gesteinsschichten wird seit Mitte des 20. Jahrhunderts in gegenwärtig über 30 Ländern (die GUS wurde als ein Land gezählt) Europas, Amerikas, Asiens, Afrikas und Australiens praktiziert und/oder geplant (Tabelle 18.1).

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

19. Entwicklungen und Schlußfolgerungen

Zusammenfassung

Alle Möglichkeiten zur Vermeidung und Verwertung von Abfällen sind ständig zu optimieren und zu realisieren. Der Deponie dürfen nur solche Abfälle zugeführt werden, welche unter den jeweiligen Umständen sowohl qualitativ als auch quantitativ unvermeidbar sind (s. Kap. 2.2). Das heißt, daß die Deponie kein Ersatz sein kann und darf für die ständig notwendigen Bemühungen zur Vermeidung und Verwertung von Abfällen. Aber trotz aller Fortschritte werden Abfälle, für die es (noch) keine Technologien zu ihrer Vermeidung und Verwertung gibt, auch weiterhin einer Deponie zugeführt werden müssen. Aus dieser Einsicht ergibt sich zwangsläufig die Notwendigkeit zur wissenschaftlichen und anwendungs-orientierten Beschäftigung mit dem Thema Deponie in der Gegenwart und Zukunft.

Albert Günter Herrmann, Helmut Röthemeyer

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