Der Gashaushalt von Deponien wird bereits seit längerer Zeit intensiv in der Literatur bespro-chen. Vielfache Erkenntnisse zu diesem Sachverhalt sind erarbeitet worden. Hierauf aufbau-end sind Methoden zur Prognose der Biogasproduktion im erarbeitet worden. Maßnahmen zur Beherrschung der Deponiegasemissionen durch Entgasungsmaßnahmen sowie Technologien zur Verwertung des Deponiegases sind erarbeitet worden. Die offene Frage, die bislang wei-testgehend ungeklärt ist, ist die Frage nach dem Langzeitverlauf der Biogasproduktion und den damit zusammenhängenden Gefährdungen. Eine systematische Betrachtung dieses Lang-zeitverlaufes zeigt, daß sich dieses Deponiegasgeschehen in abgrenzbare Phasen untergliedern läßt, wobei diese Phasen mit einer Abnahme der von dem Deponiegeschehen ausgehenden Gefährdungen verknüpft sind.
Welche Gefährdungen gehen nun von Deponiegas aus?
Durch die Biogasproduktion in einem Deponiekörper sind potentielle Gefahren durch Explo-sion und Brand, sowie durch Anreicherung von giftigen Gasen bzw. Verdrängen von Luftsau-erstoff gegeben, wobei sich diese Gefahren sowohl auf den Deponiekörper als auch den um-gebenden Boden und die umgebende Atmosphäre erstrecken kann. Desweiteren können Be-einträchtigungen an der Bepflanzung bzw. der Rekultivierung, sowie durch mögliche Geruch-semissionen auftreten. Sofern Deponien bebaut sind oder sich Bauten in der Nachbarschaft befinden, können solche Gefahren selbstverständlich auch in den Gebäuden auftreten.
Wie sind nun solche Gefahren im Zusammenhang mit der abnehmenden Biogasproduk-tion zu sehen?
Betrachtet man die Biogasproduktion, so ist zunächst festzustellen, daß diese im Laufe der Jahre abnimmt bzw. ausklingt. Abb. 8.1 zeigt eine solche ausklingende Biogasproduktion.
Dabei verändert sich mit der ausklingenden Biogasproduktion auch der Zustand in der Depo-nie bezüglich der Gasphase. So lassen sich aufgrund vielfacher Beobachtungen an DepoDepo-nien fünf Phasen unterschieden. Die dabei auftrefenden Merkmale sind systematisch in der Abb.
8.2 zusammengestellt.
Abb. 8.1: Typische, ausklingende Deponiegasproduktion Weiß = Parameterkombination A
Abb. 8.2: Zustände des Deponiegasgeschehens
In der Phase a) herrscht eine ausgeprägte Biogasproduktion vor. Diese Biogasproduktion führt dazu, daß es zu einem Überdruck in der Deponie kommt, so daß die vorhandenen Biogase aus der Deponie herausgedrückt werden. Gase können von außen nicht in den Deponiekörper ein-dringen, da der konvektive Biogasstrom größer ist als der durch Diffusion verursachte Ga-stransport in das Deponieinnere. Die Deponie ist also dadurch gekennzeichnet, daß Gase an der Oberfläche emittieren bzw. in den umgebenden Boden migrieren. Hiermit lassen sich so-wohl im Boden der Umgebung als auch an der Oberfläche der Deponie Deponiegase feststel-len. Durch diese Situation an der Deponie ist somit ein hohes Gefährdungspotential gegeben.
Im Fall b) tritt die Deponie in eine Phase ein, wo die Biogasproduktion so schwach ist, daß die ausströmenden Gase nicht mehr in der Lage sind, die nunmehr über die Oberfläche eindrin-gende Luft aus der Deponie herauszuspülen. Die Deponie wird sich somit vom Rand bzw. der Oberfläche her wieder mit Luft auffüllen. Es wird zu einem Abbrechen der Biogasproduktion kommen, da sich nunmehr das Milieu vom Rand her vom anaeroben zum aeroben verändert.
In dem Moment, wo die Biogasproduktion gering ist bzw. abbricht, wird somit auch der Überdruck in der Deponie gering sein, so daß keine Emissionen mehr in die Umgebung auf-treten. Dies bedeutet, daß die Biogase praktisch nur noch im Deponiekörper selbst vorhanden sind. Emissionen in den Luftraum bzw. in den Boden werden nicht mehr oder allenfalls nur noch in geringem Maße vorhanden sein. Damit hat die Gefährdung deutlich abgenommen und beschränkt sich nur noch auf den Deponiekörper selbst.
Ab dem Moment, wo Luft in den Deponiekörper eindringt, und dieses ist der Fall c), wird es zu aeroben Zuständen im Deponiekörper kommen, bei denen auch Methan weitestgehend mi-krobiell abgebaut wird. Damit sinkt die Gefährdung auf Grund der Verminderung der
brenn-baren Komponente weiter ab. Eine Gefährdung wird nur noch durch das Kohlendioxid beste-hen.
In der Phase d) wird damit der Deponiekörper verstärkt mit Kohlendioxid gefüllt sein. Eine Gefährdung geht damit praktisch nur noch vom Kohlendioxid aus. Allerdings wird das Koh-lendioxid dann mehr und mehr abnehmen.
In der Phase e) wird die Deponie schließlich überwiegend mit Luft gefüllt sein. Der Kohlendi-oxidgehalt wird nur noch wenige Prozente betragen, so daß eine Gefährdung nicht mehr vor-handen ist.
2.1 Gefährdungen durch Deponiegas in Abhängigkeit der Gasproduktion
--2.2 Das Langzeitverhalten der Deponiegasproduktion
Systematische Untersuchungen der Gaszusammensetzung in der Deponiekörperluft haben nun gezeigt, daß sich die obengenannten Phasen mit typischen Konzentrationsgrößen verknüpfen lassen. In Abb. 8.3 sind diese Konzentrationsverhältnisse in Abhängigkeit der Zeit aufgetra-gen. Diese Verhältnisse sind tatsächlich an realen Altablagerungen festgestellt worden. Hier-bei zeigt sich im wesentlichen die o.a. Situation.
Nach der stabilen Methanphase in der Phase I tritt eine sogenannte Langzeitphase ein, die da-durch gekennzeichnet ist, daß eine deutliche Erhöhung des Methan- zu Kohlendioxidverhält-nisses auftritt. In dieser Langzeitphase findet man erste Anzeichen eines Lufteindringens in Form geringer Stickstoffkonzentrationen, ohne daß Sauerstoffkonzentrationen in merkbarer Größenordnung vorhanden sind. In der Phase III, der Lufteindringphase, können deutlich hö-here Luftanteile festgestellt werden, die allerdings dadurch gekennzeichnet sind, daß das Stickstoff- zu Sauerstoffverhältnis deutlich von dem der Luft abweicht. Das Verhältnis Methan zu Kohlendioxid wird immer noch relativ hoch sein, wobei die Mehtan- und Kohlen-dioxidkonzentrationen in absoluten Werten bereits erniedrigt sind. In der nächsten Phase, der Phase IV, wird man nun feststellen, daß das Methan- zu Kohlendioxidverhältnis wiederum abnimmt, wobei gleichzeitig die Luftanteile zunehmen. In dieser Phase der Methanoxidation wird das Methan zum Kohlendioxidverhältnis sehr klein werden. Die Kohlendioxidkonzen-tration in absoluten Werten kann sogar wieder ansteigen. In der daraufhin folgenden Phase V, der Kohlendioxidphase, wird dann praktisch kein Methan mehr im Deponiekörper auffindbar sein. Es wird zu erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen kommen und das Stickstoff- zu Sau-erstoffverhältnis wird mehr in Richtung dem der Luft gehen, so daß dann in der abschließen-den Phase VI, der Luftphase, praktisch nur noch geringe Kohlendioxidkonzentrationen auf-treten und das Sauerstoff-Stickstoffverhältnis im wesentlichen dem der Luft entsprechen wird.
Gefährdungsabschätzungen müssen daher zum Ziel haben, zu ermitteln, in welcher Phase sich eine Deponie befindet, um so einen Zusammenhang zu der Gefährdung herzustellen. Eine solche Zuordnung kann bereits auf deponiespezifischen Daten der historischen Erkundung erfolgen oder aber auf gastechnischen Untersuchungen basieren.