Umweltschutz

Umweltschützer Kalk

Die Biosphäre gliedert sich in die drei Bereiche Wasser, Luft und Boden. Der Spezialist für Umweltschutz in allen drei Bereichen heißt Kalk.

Umweltschutz für eine intakte Natur

Rauchgasreinigung

Bei der Verbrennung von Abfällen aus Haushalt und Industrie werden Schadstoffe wie z. B. Schwefeldioxid, Fluor- und Chlorwasserstoff (Salzsäure), Stickoxid, Staub und Schwermetalle freigesetzt. Damit diese nicht in die Luft gelangen, werden Rauchgas­reinigungs­systeme eingesetzt.

Ausstoß von Kohlendioxid

Die Verbrennungsanlagen in Europa arbeiten zu mehr als 95 % mit Kalkprodukten, denn vor allem bei der Einbindung der sauren Schadgase hat sich Kalk als äußerst effektiv erwiesen.

Mit Ausnahme der Stickoxide werden die meisten Bestandteile saurer Schadgase durch Kalkhydrat abgeschieden. Zur weitergehenden Abscheidung von Schwermetallen und organischen Restsubstanzen haben sich Gemische aus Kalk und anderen bindenden Substanzen bewährt. Die entstehenden Calciumverbindungen werden als  Feststoffe abgeschieden und können dann verwertet oder entsorgt werden.

Waldkalkung

Die Luftverschmutzung ist verantwortlich für den sauren Regen, der dem Wald zu schaffen macht. Ganze Wälder zeigten deutliche Schädigungen, die durch die Versauerung des Bodens entsteht.

Waldkalkung per Hubschrauber
Waldkalkung per Hubschrauber

Durch eine pH-Wert-Anhebung, also eine Aufkalkung der Waldböden, kann die Widerstandsfähigkeit der Bäume erheblich erhöht werden. Kohlensaure Kalke werden deshalb mit dem Hubschrauber über den Wäldern verstreut oder mit Spezialfahrzeugen in die Wälder verblasen. Dadurch wird die Säure neutralisiert, und die verloren gegangenen Nährstoffe werden wieder ersetzt. Die Humusqualität wird entscheidend verbessert.

Der Waldboden ist nicht nur für das Wachstum der Pflanzen wichtig, er filtert auch das Regenwasser und entscheidet damit über die Qualität des Trinkwassers, das häufig aus den Böden großer Waldgebiete gewonnen wird. Deswegen spricht man heute auch von der Boden- und Wasserschutzkalkung statt von der Waldkalkung.

Auch wenn mittlerweile die schädlichen Emissionen drastisch reduziert werden konnten, lagert im Boden durch die jahrzehntelange Belastung noch eine schwere Hypothek. Heute wird pro Jahr rund 0,5 Prozent der Waldfläche (ca. 60.000 ha) durch modernste Technik (Hubschrauber, Verblasen) mit etwa 165.000 Tonnen kohlensaurem Kalk versorgt.

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Abwasserbehandlung

Auch saure Abwässer können natürlich behandelt werden. Kalkmilch neutralisiert saure Abwässer nicht nur, sondern fällt darüber hinaus auch viele im Wasser gelösten Schadstoffe aus.

Klärbeckenanlage
Klärbeckenanlage

Die Vorteile von Kalk als Reaktionsmittel zur Abwasserbehandlung liegen in den geringen Kosten und  in den günstigen Eigenschaften des Naturproduktes Kalk. Beim Einsatz von Kalk bei der Wasserklärung laufen eine ganze Reihe positiver Vorgänge ab, denn Kalk

  • senkt den Phosphatgehalt des Wassers, dadurch wird die Eutrophierung (Sauerstoffverarmung) unserer Wässer vermieden;
  • entfernt organische Schadstoffe aus dem Wasser;
  • vernichtet krankheitserregende Keime und  Bakterien, zum Beispiel Polioviren (Erreger der  Kinderlähmung);
  • unterstützt die Flockung, sie ist notwendig zur Entfernung von Trübstoffen;
  • fällt viele toxisch wirkende Schwermetalle aus, zum Beispiel Kupfer, Nickel, Cadmium und Blei;
  • belastet das gereinigte Wasser nicht durch zusätzliche Anionen (Sulfate, Chloride);
  • unterbindet die Geruchsbelästigung aus Kläranlagen.

Phosphatfällung

Ein wichtiges Thema im Umweltschutz ist die Phosphatfällung. Phosphate bewirken in langsam fließenden oder stehenden Gewässern gefährliche Nährstoffanreicherungen, die zur Sauerstoffverarmung (Eutrophierung) führen. Das kann den Tod der Gewässer bedeuten, wie es in der Algenkatastrophe von Nord- und Ostsee deutlich zutage trat.

Phosphate: raus aus dem Wasser, rein in den Boden
Phosphatdüngung in der Landwirtschaft

Die übermäßige Phosphatanreicherung kann durch herkömmliche Fällungsverfahren beseitigt werden. Der Nachteil dieser Verfahren: Um 25.000 Tonnen Phosphat auszufällen, werden unsere Bäche und Flüsse mit rund 200.000 Tonnen Salzen jährlich belastet.

Neue Verfahren mit Kalk haben dagegen in verschiedenen Stufen das Phosphat vollständig aus dem Klärprozess entfernt. Die Vorteile der Kalkverfahren sind dabei, dass pflanzenverfügbare, reine Calciumphosphate aus dem Prozess entstehen, welche als Düngemittel verwertet werden können. Damit kann der Import von Rohphosphaten für die Landwirtschaft praktisch überflüssig gemacht werden.

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Trinkwasser – Nahrungsmittel Nummer eins

Bevor Wasser durch unsere Leitung fließt, durchläuft es einen mehrstufigen Aufbereitungsprozess. Trinkwasser wird aus Grund- und Oberflächenwasser gewonnen. Da das Rohwasser in der Regel entweder zu weich oder zu hart ist und Metallverbindungen oder Keime enthalten kann, muss es erst zu gebrauchsfertigem Trinkwasser aufbereitet werden.

Trinkwasser wird vorwiegend aus Grundwasser gewonnen

Bei sehr hartem Wasser ist ein hoher Kalkgehalt vorhanden, so dass sich beim Erhitzen Kesselstein (Calciumcarbonat) bildet, welcher ausfällt. Dies führt zur Belagbildung an Wärmeüberträgern und zur Verstopfung von Leitungen. Andererseits ist bei sehr weichem Wasser Kohlensäure vorhanden, welche die Rohrleitungen korrodieren lässt.

Bei der Trinkwasseraufbereitung spielt Kalk eine große Rolle. In drei Verfahrensschritten wird er verwendet und sorgt damit für eine gute Qualität des Wassers:

  • Enthärtung – Ausfällung der Härtebildner Calcium und Magnesium
  • Aufhärtung – Bildung von löslicher Carbonthärte mittels Kohlensäure und Kalk
  • Neutralisation – Einstellung des pH-Wertes und Bindung der aggressiven Kohlensäure

In Deutschland wird Trinkwasser zu einem hohen Prozentsatz aus Grundwässern gewonnen. Die Grundwässer sind aber in verschiedenen deutschen Regionen mit Eisen, Mangan und anderen Stoffen belastet. Die öffentliche Wasserversorgung durch Grundwasser ist daher in Zukunft nur sichergestellt, wenn es funktionierende Aufbereitungsverfahren gibt.

Kalk ist hervorragend geeignet, die unerwünschten Nebenbestandteile wie Eisen oder Mangan auszufällen und zu entfernen.

Kalk als Naturprodukt für technische und biologische Prozesse

Die Biosphäre gliedert sich in die klassischen Bereiche Wasser, Luft und Boden. Diese Berei­che stehen in einem intensiven Stoffaustausch, so dass der Eintrag von Schadstoffen durch menschliches Handeln so weit wie möglich zu reduzieren ist. Die ganzheitliche Betrachtung führt unwillkürlich zur Förderung von naturnahen Ver­fahren. Kalkprodukte spielen dabei eine bedeutende Rolle, da sie sich nicht nur durch ihre Eigenschaften, sondern gerade auch aufgrund ihres natürlichen Vorkommens zum universellen Einsatz im Umweltbereich eignen und eine entsprechend hohe Akzeptanz haben.

Das große Einsatzspektrum von Kalkprodukten im Umweltschutz lässt sich erklären durch

  • die basischen Eigenschaften: Mit Kalk lassen sich Säuren neutralisieren und CO2 binden.

  • die Bildung wasserunlöslicher Produkte: Mit vielen chemischen Stoffen geht Kalk wasserunlösliche Verbindungen ein.

  • die wasserentziehende Wirkung: Mit Kalk lassen sich Schlämme entwässern und verfestigen.

  • die hygienisierende Wirkung: Mit Kalk lassen sich keimtötende Bedingungen einstellen.

  • die carbonisierende/entcarbonisierende Wirkung: Mit Kalk lässt sich die Wasserhärte einstellen.

Anwendungsgebiete für Kalkprodukte
Anwendungsgebiete für Kalkprodukte

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Klassische Einsatzgebiete von Kalkprodukten

Kommunale Abwasserreinigung / Industrieabwasserreinigung / Schlammbehandlung

Die Reinigung der Abwässer mit Kalkprodukten erfolgt durch Neutralisation, Schwermetallfällung, Pufferung und Verbesserung der Milieueigenschaften von Belebungsanlagen. Bei der Schlammbehandlung wird die Entwässerbarkeit verbessert sowie eine Hygienisierung vorgenommen.

Trink- und Brauchwasseraufbereitung

Trink- und Brauchwasser wird aus Grund- und Oberflächenwasser gewonnen. In der Regel erfolgt eine Aufbereitung des Rohwassers mit Kalkprodukten, da es entweder zu weich oder zu hart ist und Metallverbindungen, Keime oder Kohlensäure enthalten kann.

Abgasreinigung

Mit Kalkprodukten lassen sich saure Gase, Metallverbindungen und organische Spurenstoffe mit verschiedenen Verfahren aus den Abgasen von Kraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen entfernen. Die Wahl des geeigneten Verfahrens richtet sich nach der Rohgasbelastung, der zu erzielenden Abscheideleistung und dem Verwertungsweg des aus der Abgasreinigung gewonnenen Reaktionsproduktes.

Einsatz von Kalkprodukten für Ökotechnologien

Seensanierung durch induzierte Calcitfällung

Bei der Sanierung von Seegewässern wird der Prozess der natürlichen Calcitfällung, der als Selbst­reini­gungs­pro­zess in be­grenzt nährstoffbelasteten Seen abläuft, unter anderem durch Phos­phat­mitfällung mit gelöschtem Kalk (Ca(OH)2) intensiviert.

Seensanierung über pH-Wert-Korrektur und Erhöhung der Säure­kapazität

Bei diesem Verfahren wird ein pH-Wert zwischen 6 und 7,5 sowie eine Säure­kapa­zität > 0,1 mmol/l angestrebt. Meist erfolgt diese pH-Wert-Anhebung der Seen über den Eintrag von Kalkstein (CaCO3), um starke lokale pH-Wert-Anstiege zu ver­meiden.

Stabilisierung von Aquakulturen im geschlossenen Kreislauf über Säurekapa­zi­täts­­ergänzung

Die gezielte biologische Entfernung von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor­ver­bindungen in geschlossenen Aquakulturen ermöglicht eine hohe Recyclingrate des Zuchtwassers. Die dabei auftretende Säure­bildung muss über die gezielte Zugabe von Cal­ciumhydroxid neutralisiert werden. Kalk ermöglicht damit die Einstellung der lebenswichtigen Wasserwerte: pH-Wert, Säurekapazität und freie Kohlensäure.

Grundwassersanierung

Als Folge von Bergbautätigkeiten erfolgt eine Veränderung des Sicker- und Grund­wassers in diesem Bereich. Durch Pyritverwitterung entstehen saure Grubenwässer mit hohen Sulfat- und Metallkonzentrationen. Zur Neutralisation und Fällung werden Kalkprodukte eingesetzt.

Bodensanierung

Kalkprodukte wirken einer Bodenversauerung über anthropogene Einträge und damit dem Verlust von Nährstoffen und einer Schwermetallmobilisierung entgegen.

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