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Bierhefe gegen braune Brühe

Die Spree hat ein Problem. Schwermetalle machen das Wasser dreckig. Eine Idee aus Dresden könnte helfen.

Wasserprobe an einem Bachlauf im Spreewald. Rostig-rotes Wasser könnte mit einem Trick wieder sauber werden.
Wasserprobe an einem Bachlauf im Spreewald. Rostig-rotes Wasser könnte mit einem Trick wieder sauber werden. ©  Wolfgang Wittchen

Die Idylle hat einen Haken. Der Spreewaldkahn steuert durch eine mystische Landschaft. Die Äste der Bäume rechts und links des schmalen Wasserkanals bilden einen Tunnel. Unter dem Kahn - braune Brühe. Die Verockerung der Spree, ausgelöst durch Schwermetalle im Wasser, sie wird immer mehr zum Problem. Fatal für die Region, die vor allem vom Tourismus lebt. In Dresden arbeitet ein Wissenschaftlerteam des Leibniz-Instituts für Polymerforschung (IPF) an einer Möglichkeit, das Wasser von den Schwermetallen wieder zu befreien. Dabei spielt Bier eine große Rolle.

Die rotbraune Färbung tritt erst seit einigen Jahren auf. Die Gründe liegen in der Vergangenheit. Zu DDR-Zeiten existierten in Brandenburg viele Kohlegruben. Nach der Wiedervereinigung wurden viele von ihnen geschlossen. Bis zu diesem Zeitpunkt war der Grundwasserspiegel künstlich gesenkt worden, damit die Braunkohle ungehindert gefördert werden konnte. Eisenkies, auch Pyrit oder im Volksmund Katzengold genannt, fiel dadurch trocken und spaltete sich in der Folge in Eisen und Sulfat auf. Als das Grundwasser später wieder anstieg, gelangten Eisenhydroxid und Sulfate Stück für Stück in Flüsse und Seen. Das Spreewasser wurde zur trüben Brühe.

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"Wir wissen, dass sich Reststoffe aus der Nahrungsmittelindustrie sehr gut dazu eignen, organische oder auch anorganische Schadstoffe an ihrer Oberfläche zu binden", erklärt Simona Schwarz, wissenschaftliche Mitarbeiterin am IPF und Leiterin der Arbeitsgruppe, die sich näher mit dem Problem der Spree beschäftigt. Ihr Ansatz für die Lösung: Stoffe, die in Brauereien nach dem Bierbrauen übrig bleiben. "Diese Reststoffe wie Bierhefe und Treber haben großes Potenzial für die Wasseraufbereitung."

Ein weiterer Vorteil: Von ihnen gibt es genug. In den 1.400 Braustätten in Deutschland fallen jährlich etwa zwei Millionen Tonnen Nass treber an. Hinzu kommen bis zu 180.000 Tonnen Bierhefe. Zusammen sind das fast 90 Prozent der Reststoffmassen, die in Brauereien entstehen. Große Mengen davon werden momentan einfach an Schweine verfüttert oder entsorgt. "In unserem Projekt wollen wir sie so aufarbeiten, dass sie für die Wasseraufbereitung genutzt werden können", sagt die Forscherin.

Schon seit mehreren Jahren widmet sich Simona Schwarz dem Thema Abwasser-Klärung. Dafür entwickelte sie mit ihrem Team Flockungsmittel aus Polymeren, die die Verschmutzungen binden können. Angewendet werden diese Verfahren bereits in Kläranlagen, bei der Papierherstellung oder auch beim Reinigen von Swimmingpools. Doch in Fließgewässern ist das Problem umfassender. Bisherige Methoden sorgten lediglich dafür, dass das Eisen durch den Einsatz von Kalk am Gewässergrund zurückblieb. Die Konzentration der Sulfationen konnte im besten Fall verringert werden. Trotzdem waren sie noch da.

Eine neue Idee musste her. Die Dresdner Wissenschaftler waren die ersten, die für diesen Einsatz Chitosan vorsahen. Das Biopolymer besteht aus einer Kette von Zuckermolekülen. Bisher wurde es aus dem Chitin-Panzer von Krustentieren wie Krabben oder Garnelen gewonnen. Die Kosmetikindustrie hat es schon länger als Bindemittel für sich entdeckt. Einziges Manko: Chitosan ist sehr teuer. Für den großflächigen Einsatz in Gewässern also denkbar ungeeignet. Bis jetzt.

Nicht nur aus Krabbe und Co. lässt sich Chitosan gewinnen, sagen die IPF-Wissenschaftler. "Das geht auch mit Treber und Bierhefe", erklärt Doktorand Janek Weißpflog. Im Labor testen sie genau das gerade aus. Die ersten Versuche zeigen positive Ergebnisse. Im Kleinen funktioniert es. Simona Schwarz zeigt zwei Schraubgläser. In einem befindet sich unbehandeltes Wasser aus der Spree, braun und trüb. Im anderen das mit Chitosan versetzte Wasser. Das ist wieder klar. "Der Vorteil ist, dass Chitosan sowohl positiv geladene Eisen- als auch negativ geladene Schwefelteilchen bindet." Das ist weltweit das erste Mal, dass das überhaupt funktioniert. Weil Bierbraureste verwendet werden, ist der großflächige Einsatz des Mittels jetzt sogar preiswert.

Nicht nur die Spree hat ein Problem. Auch Elster, Pleiße und andere Gewässer, die sich in den Gebieten der ehemaligen Braunkohle-Abbaugebiete befinden, sehen schmutzig aus. Doch es ist nicht allein ein ästhetischer Störfaktor. Die hohen Werte an Schwermetallen zerstören das Ökosystem und werden zur Gefahr für Fische, Vögel, Insekten und auch kleinste Mikroorganismen. Die mindere Wasserqualität ist aber auch bedenklich für die Trinkwassergewinnung.

Spätestens 2022 wollen Simona Schwarz und ihre Kollegen vor Ort ausprobieren, ob Bierhefe die Lösung für das Umweltproblem ist. Beteiligt am Projekt sind auch die Technische Universität München und Partner aus der Wirtschaft. Für die Tests an der Spree kommen später große Säcke zum Einsatz, die mit kleinsten Kügelchen Chitosan gefüllt sind. Beim Durchleiten des Wassers binden sich die Schwermetalle an der Oberfläche des Mittels an. Gereinigtes Wasser gelangt danach wieder in den Fluss.

Alle Beteiligten hoffen, dass durch das neue Verfahren der Verockerung Einhalt geboten werden kann. "In vielen Bereichen des Spreewalds sind die Eisenkonzentrationen im Wasser extrem hoch", schildert es Weißpflog. Manchmal mit bis zu 60 Milligramm pro Liter. Unproblematisch wären drei Milligramm pro Liter. Simona Schwarz ist zuversichtlich, dass diese hohen Werte irgendwann der Vergangenheit angehören werden. Dann fahren die Spreewaldkähne wieder durchs Grün - und unter ihnen fließt das Wasser klar dahin.

Im Leibnitzinstitut für Polymerforschung auf der Hohen Str. in Dresden wird an der Reinigung von Gewässern mit Hilfe von Bierhefe geforscht. Dr. Simona Schwarz zeigt kontaminiertes Wasser aus einem Spreenebenarm und das gereinigte Wasser Foto: Marion Doer
Im Leibnitzinstitut für Polymerforschung auf der Hohen Str. in Dresden wird an der Reinigung von Gewässern mit Hilfe von Bierhefe geforscht. Dr. Simona Schwarz zeigt kontaminiertes Wasser aus einem Spreenebenarm und das gereinigte Wasser Foto: Marion Doer © Marion Doering

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