Gesicherte/Sanierte Altlast K13: ÖCW Weißenstein*

Der Altstandort befindet sich am nordwestlichen Rand der Ortschaft Weißenstein im Drautal und umfasst eine Fläche von 59.000 m². 1906 erwarb Otto Margulies ein Patent zur Herstellung von Wasserstoffperoxid (H₂O₂). Unter Beteiligung der Deutschen Gold- und Silber-Scheideanstalt (DEGUSSA) erfolgte die Gründung der Chemische Fabrik Weißenstein aus der später die Österreichische Chemische Werke (ÖCW) hervorgingen. 1910 wurde am Standort in Weißenstein die erste elektrolytische Wasserstoffperoxid-Fabrik der Welt errichtet, wurde Namensgeber für das sogenannte "Weißensteiner Verfahren“ und setzte damit erstmals die industrielle, großtechnische Produktion von Wasserstoffperoxid um.

Im Rahmen der anodischen Oxidation von Schwefelsäure (H₂SO₄) wurde neben der Gewinnung von hochkonzentriertem Wasserstoffperoxid (30 %) auch das ebenfalls starke Bleich- und Oxidationsmittel Persulfat (H₂S₂O₈) elektrolytisch hergestellt. 1924 wurde das Werk um eine Schnellelektrolyse-Anlage ergänzt. Den Strom für die Elektrolyse lieferten zwei Kraftwerke im Unteren Drautal. Im Jahr 1967 erfolgte die vollständige Umstellung des Produktionsverfahrens und die elektrolytische Herstellung von H₂O₂ und H₂S₂O₈ wurde eingestellt.

Seit 1967 kommt das Anthrachinon-Autooxidationsverfahren (Lage der AO-Anlage s. Abb. 3) zur Herstellung von H₂O₂ am Standort zum Einsatz. In diesem Verfahren wird H₂O₂ aus Wasserstoff (H₂) und atmosphärischem Sauerstoff erzeugt. Dieses erfolgt in den Prozessschritten Hydrierung, Oxidation und Extraktion. H₂ wird einer Arbeitslösung zugegeben und verbindet sich mit dieser. Als Arbeitslösungen wurden am Standort dazu folgende eingesetzt:

• 1967 – 1980    Ethylanthrachinon (EAQ), Shellsol* (SHS), Tri-(2-ethylhexyl)-phosphat (TOF)
• 1980 – 1986    EAQ, SHS, TOF und Tetra-N-butylharnstoff (TBH)
• ab 1986           Amylanthrachinon (AAQ), EAQ, SHS und TOF

_{*aromatisches Kohlenwasserstoffgemisch im Bereich C10-C11, Aromaten-Gehalt: 99 Vol.-%}

Unter Druck wird anschließend Luftsauerstoff in die Arbeitslösung gepumpt, wodurch H₂O₂ entsteht. Dieses wird unter Zugabe von Wasser anschließend extrahiert. Es entsteht eine 35- bis 50-prozentige wässrige Lösung, die dann – unter anderem mit Hilfe von Dampf – in mehreren Schritten weiter aufbereitet wird. Nach einer Stabilisierung kann H₂O₂ als wässrige Lösung in Konzentrationen bis zu 85 Gewichts-% vertrieben werden. Die Arbeitslösung wird Prozess erneut eingesetzt, muss aber regelmäßig aufbereitet bzw. gereinigt werden. Heute werden an Standort rd. 50.000 t H₂O₂ jährlich, vor allem zur Verwendung als Bleichmittel (z.B. Papier und Zellstoff), Desinfektionsmittel sowie in der Medizin und der Biologie, produziert.

Nach der Umstellung wurden am Standort diverse weitere Anlagen in Betrieb genommen in denen H₂O₂ zum Einsatz kommt bzw. in denen die entstehenden Produkte weiterverarbeitet werden. Das Werk wurde dazu generell von Osten nach Westen entwickelt, allerdings wurden älterer Anlagenteile für die Errichtung neuer Produktionsanlagen wiederverwendet.

• 1968 – Errichtung der FAS-Anlage zur Herstellung von Formamidinsulfinsäure (FAS, Aminoiminomethansulfinsäure) durch Oxidation von Thioharnstoff mit Wasserstoffperoxid
• 1975 – Inbetriebnahme einer Anlage zur Herstellung von Weinsäure durch Oxidation von Maleinsäureanhydrid mit Wasserstoffperoxid und Umbau im Jahr 1977 zur Herstellung von wasserlöslichen Polymeren auf Basis Acrolein/Acrylsäure (POC/PAS-Anlage)
• 1977 – Errichtung einer GPES-Anlage zur Herstellung von Gleichgewichtsperessigsäure (GPES) in der durch Mischen von Essigsäure mit Wasserstoffperoxid eine Gleichgewichtsmischung aus Essigsäure, Peroxyessigsäure, Wasserstoffperoxid und Wasser entsteht
• 1978 – Bau einer Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff aus Erdgas/Flüssiggas (Linde 1)
• 1982 – Bau einer Anlage zur Herstellung von Epoxiden (1983 bei einem Brand zerstört)
• 1984 – Neubau Anlage zur Herstellung von Epoxiden und Diolen durch Reaktion von GPES mit Alkenen (EPO-Anlage); Einsatz von Di- und Trichlormethan als Lösungsmittel bis 1991
• 1990 Neubau der Wasserstoffanlage (Linde 2) als Ersatz für die alte Anlage (Linde 1)

Flüssige Produkte und Rohstoffe werden am Altstandort in oberirdischen Tanks gelagert. Seit Beginn der Produktion von Epoxid waren im Bereich der EPO-Anlage die Flächen, auf denen mit Chlorkohlenwasserstoffen gearbeitet wurde, und die Auffangwanne für den 2 m³ Lösungsmitteltank in Beton ausgeführt. Beschichtungen von Wannen am gesamten Standort erfolgten ab 1987 (z.B. Sammelgrube im August 1987 oder Tanklagerbeschichtung 1991).

Untergrundverhältnisse

Der Altstandort befindet sich im Talboden der Drau im Übergangsbereich zum Murenschwemmfächer des Weißensteiner Baches. Die Geländeoberfläche im Bereich des Altstandortes liegt auf ca. 505 m über Adria. Unter wenigen Metern mächtigen künstlichen, kiesig bis sandigen Aufschüttungen folgen sandige und schluffige Ablagerungen, in die Torfhorizonte eingelagert sind. Diese werden von bis zu 20 m mächtigen Murensedimenten in Form von Sanden und Kiesen mit teilweise schluffigen Einlagerungen unterlagert. Diese gut durchlässigen Sedimente können als Grundwasserleiter angesprochen werden. Darunter folgen sandige bis schluffige Sedimente ("Seeton"), die den Grundwasserstauer darstellen. 

Im Bereich der oberflächennahen, künstlichen Bodenaufschüttung kommt es lokal – bedingt durch die darunterliegenden, geringer durchlässigen Sedimente – zur Bildung von Stauwasser. Diese torfig-schluffige Feinsande liegen in 2 bis 4 m Tiefe vor und trennen den oberflächennahen Stauwasserhorizont vom darunterliegenden Grundwasserleiter. Der Grundwasserstand wurde für den Stauwasserhorizont bei rund 1,6 m angetroffen während das Grundwasser des Grundwasserleiters einen um etwa 0,8 m tieferen Druckwasserspiegel (örtlich gespanntes Grundwasser) hat. Es ist aber davon auszugehen, dass keine vollständig voreinander getrennten Stockwerke vorliegen. Der Stauer des Aquifers liegt im Bereich der EPO-Anlage bei rund 8,6 m unter GOK, im Bereich der AO-Anlagen wurde bis 11,7 m keine stauende Schicht aufgeschlossen. Der Durchlässigkeitsbeiwert des Grundwasserleiters kann mit 2 – 3 x 10^‑3 m/s angegeben werden. Die generelle Grundwasserströmung ist nach Südosten gerichtet. Das Grundwassergefälle am Altstandort beträgt zwischen 4 bis 7 ‰. Die spezifische hydraulische Fracht kann pro Meter Abstrombreite mit 5 bis 20 m³/d abgeschätzt werden.

Schutzgüter und Nutzungen

Der Altstandort wird als Produktionsstandort der chemischen Industrie genutzt. Und unter werden weiterhin Wasserstoffperoxid und Epoxide am Standort produziert. Neben diversen Betriebsanlagen befinden sich am Altstandort große Lagerhallen und Lagertanks für flüssige und gasförmige Rohstoffe oder Produkte und Becken.

Ausgenommen eine 5.000 m² große Fläche im Norden, auf der sich eine Wallanschüttung befindet und die begrünt ist, ist der restliche Standort vollflächig bebaut oder versiegelt.

Südwestlich – entlang der Grenze des Werks – verlaufen die Gleise der Bahnstrecke Villach–Spital an der Drau. Auf Höhe der großen H₂O₂-Lager(-tanks) befinden sich Verladegleise. Unmittelbar südöstlich des Altstandortes beginnt das Siedlungsgebiet der Ortschaft Weißenstein im Drautal. Die Flächen nördlich und nordöstlich des Altstandortes sowie südlich der Bahngleise werden landwirtschaftlich genutzt.

Rund ein Kilometer westlich vom Altstandortes wechselt die Drau von der linken auf die rechte Seite des Talquerschnitts, fließt generell aber in Richtung Südosten bzw. in Richtung Villach. 500 m südlich befindet sich ein Altarm der Drau mit einem Teich, der zur Fischzucht genutzt wird. Entlang der Bahnstrecke und damit am Rand des Werksgeländes verläuft der Entwässerungsgraben Weißenstein und mündet in den Fischteich. Der Altstandort liegt im Grundwasserkörper Drautal. Wasserschutz und -schongebiete sind auch im weiteren Grundwasserabstrom zum Standort keine vorhanden. Brunnen im direkten Abstrom des Standortes sind keine bekannt. Am Werksgelände befindet sich aktuell zumindest noch ein Werksbrunnen.

 

GEFÄHRDUNGSABSCHÄTZUNG

Seit 1907 befindet sich in Weißenstein der 59.000 m² große Standort der Österreichischen Chemischen Werke (ÖCW). Seit 1910 werden am Standort unter anderem Wasserstoffperoxid (H₂O₂), Formamidinsulfinsäure (seit 1968), wasserlösliche Polymere (seit 1975), Gleichgewichtsperessigsäure (seit 1977) und ab dem Jahr 1982 auch Epoxide und Diole erzeugt.

Im Jänner 1991 wurde in einem Kontrollschacht südöstlich der AO-Anlage (H₂O_2-Produktion) eine Kontamination des Untergrundes mit Kohlenwasserstoffen festgestellt. Die wahrscheinlichste Ursache dafür waren Defekte (Risse) in Anlagenteilen durch Setzungen wodurch Arbeitslösung in den Untergrund gelangte. Der Kontaminationszeitraum lag zwischen 1967 und 1980. In mehreren Bohrungen direkt südlich des Leichtstoffabscheiders wurden aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe im Feststoff festgestellt. Im direkten Nahbereich zum Abscheider wurde ein auf der Grundwasseroberfläche schwimmender Ölfilm beobachtet. Eine weitere 1992 durchgeführte Bohrung zeigt Maximalwerte für BTEX von 0,5 mg/kg in 6 m Tiefe. In drei Meter Tiefe lagen das Maximum für den Parameter ∑KW bei 200 mg/kg. Insgesamt nachgewiesen wurden KW und BTEX bis zur Endteufe in 11,5 m. Grundwasseruntersuchungen zeigten hohe Konzentrationen für ∑KW von bis zu 12.000 mg/l und für Aromaten von bis zu 4.000 µg/l und damit den Hinweis auf Phase. Eine Kontamination des Schicht- und des Grundwassers wurde nachgewiesen. Eine großräumige Ausbreitung von Schadstoffen mit dem Wasser wurde keine festgestellt. Der erheblich mit Kohlenwasserstoffen kontaminierte Bereich konnte mit rund 1.000 m² und mehreren 1.000 m³ abgegrenzt werden. Das Ausmaß des Bereiches mit Öl in Phase war deutlich kleiner als 500 m².

 

Im Zug der Erkundung 1991 wurde im Bereich der EPO-Anlage eine Kontamination des Untergrundes mit chlorierten Kohlenwasserstoffen (CKW) festgestellt. Vermutlich beim Brand der Epoxidanlage im Jahr 1983 kam es zum Eintrag von Lösungsmitteln, die in der EPO-Anlage eingesetzt und in deren direkten Umfeld in einem Tank (nicht beschichtete Betonwanne) gelagert wurden. Bodenluftuntersuchung zeigten, dass im Bereich der Anlage und des nordwestlich gelegenen Lagers die wasserungesättigte Bodenzone (Mächtigkeit 2 m) mit CKW massiv verunreinigt war. In mehreren Bodenluftproben wurden stark erhöhte Werte für Trichlormethan mit bis zu 110 mg/m³ festgestellt. Bei weiteren Untersuchungen 1991 wurde Dichlormethan zwischen 180 und 540 mg/m³ gemessen. In der wassergesättigten Zone wurden Trichlormethan bis eine Tiefe von 5 m u. GOK nachgewiesen, darunter waren der Grundwasserleiter als auch der schluffige Stauer (ab 8,9 m) unauffällig. Das Schichtwasser zeigte westseitig der EPO-Anlage rund 1.000 µg/l Trichlormethan und im direkten Grundwasserabstrom der Anlage bis zu rund 3.000 µg/l Trichlormethan. Der erheblich mit Di- und Trichlormethan kontaminierte Bereich konnte mit 680 m² und wenigen 1.000 m³ abgegrenzt werden.

Zusammenfassend ergab sich, dass es am Altstandort der ÖCW Weißenstein in zwei Teilbereichen zu massiven Verunreinigungen des Untergrundes gekommen war. Im Bereich des Leichtstoffabscheiders der AO-Anlage waren größere Mengen von aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen (Arbeitslösung) in den Untergrund versickert und hatten auf einer Fläche von 1.000 m² insgesamt bis zu mehrere 1.000 m³ Untergrund erheblich verunreinigt. Öl in Phase wurde lokal begrenzt angetroffen. Zudem wurde im Bereich der EPO-Anlage der Untergrund auf einer Fläche von 680 m² wenige Meter tief und ein Volumen von wenigen 1.000 m³ mit CKW erheblich verunreinigt. Ausgehend von den zwei Schadensbereichen bestand die Gefahr einer Verunreinigung des Grundwassers.

 

SANIERUNGS- UND SICHERUNGSMAßNAHMEN

Beschreibung der Maßnahmen

Im Juli 1992 begann die Sanierung bzw. Sicherung der zwei kontaminierten Bereiche. Insgesamt wurde dazu jeweils ein Sanierungsbrunnen im Zentrum der KW-Kontamination und im Zentrum der CKW-Kontamination abgeteuft, um das Abströmen von verunreinigtem Wasser zu unterbinden und die gesättigte Bodenzone von den Schadstoffen zu entfrachten. Zur Dekontamination der ungesättigten Bodenzone im Bereich der CKW-Kontamination wurde zudem eine Bodenluftabsaugung installiert und in Betrieb genommen.

Beurteilung der Wirksamkeit der Maßnahmen

Sowohl im Bereich des 1.000 m² großen KW-Schadens als auch im Bereich des 680 m² großen CKW-Schadens wurden Sanierungs- bzw. Sicherungsmaßnahmen umgesetzt.

Im Zentrum des KW-Schadensbereiches bei der AO-Anlage wurde 1992 ein Brunnen errichtet, um ein Abströmen von kontaminiertem Wasser zu unterbinden und um die gesättigte Bodenzone von der ehemals eingesickerten Arbeitslösung zu dekontaminieren. Seit September 1992 wird über den Brunnen das Schicht- als auch das Grundwasser gefasst, bei Bedarf aufbereitet und in den Kanal abgeleitete. Der Grundwasserspiegel wird um mehrere Meter abgesenkt. Der Wirkradius des Brunnens kann auf 70 (bei 2 l/s) bis 135 m (bei 6,6 l/s) abgeschätzt werden. 

 Über den Brunnen konnte bis 2008 aufschwimmende Ölphase bzw. Arbeitslösung abgeschöpft und rückgewonnen werden. Insgesamt wurden über 9.000 l Arbeitslösung aus dem Untergrund entfernt und entsorgt. Auch nach vielen Jahren Einstellung des Abschöpfbetriebes ist keine Arbeitslösung mehr in dem Brunnen aufgetreten.

Das Pumpwassers bzw. das Grundwasser direkt im Schadensbereich ist weiterhin stark mit Trimethylbenzolen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen belastet. Ein signifikanter Konzentrationsrückgang ist auch nach 30 Jahren nicht erkennbar. Die gefassten Schadstofffrachten sind weiterhin erheblich, die Grundwasserkontrolluntersuchungen an abstromig situierten Grundwassermessstellen zeigen aber keine relevanten Schadstoffkonzentrationen.  

Insgesamt ist ableitbar, dass durch den Betrieb des Brunnens ein Abströmen von Arbeitslösung bzw. von gelösten aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen hydraulisch verhindert wird. Eine erhebliche Menge an Kohlenwasserstoffen wurde mit dem gepumpten Grundwasser und als Phase aus dem Untergrund entfernt. Es liegt aber weiterhin eine Verunreinigung der gesättigten Zone mit Kohlenwasserstoffen vor. Eine Dekontamination der ungesättigten Zone erfolgt durch die gesetzten Maßnahmen keine. Maßnahmen zur Sicherung bzw. zur Sanierung des KW-Schadens sind noch längerfristig weiter erforderlich.

Ebenfalls 1992 wurden Maßnahmen im Zentrum des mit Di- und Trichlormethan kontaminierten CKW-Schadens durchgeführt. Zur Dekontamination der ungesättigten Bodenzone wurde eine Bodenluftabsaugung installiert. In Ergänzung dazu wurde zur Sicherung bzw. Entfrachtung der gesättigten Bodenzone ein Brunnen errichtet. Beide wurden bis April 1994 betrieben.

Bei den Kontrolluntersuchungen waren im ersten Betriebsjahr starke Schwankungen der CKW-Konzentrationen sowohl in der abgesaugten Luft als auch im Pumpwasser erkennbar. Auffallend ist, dass sprunghafte Anstiege im Grundwasser mit erhöhten Niederschlägen und Grundwasserständen zu korrelieren scheinen, während hohe CKW-Konzentrationen in der Bodenluft tendenziell mit wieder sinkendem Grundwasserspiegel zusammenhängen.

Nach einem Betriebsjahr waren die CKW-Konzentrationen in der Bodenluft unauffällig, Der Absaugbetrieb wurde nach einem weiteren halben Jahr Betrieb eingestellt. Auch nach der Einstellung stiegen die CKW-Konzentrationen in der Bodenluft nicht wieder signifikant an. Ebenso wurden nach dem ersten Jahr Betrieb auch in dem Brunnen kein relevanter Anstieg der CKW mehr nachgewiesen. Die Grundwasserkontrollmessungen in den Folgejahren zeigen keine auffälligen CWK-Konzentrationen mehr im Brunnenwasser und in den abstromig des Schadens situierten Grundwasserkontrollmessstellen.

Insgesamt wurde die ungesättigte Bodenzone in CKW-Schaden über die Bodenluftabsaugung um mehr als 30 kg Di- und Trichlormethan entfrachtet. Über den Betrieb des Brunnens wurden weitere 3,2 kg CKW aus dem Grundwasser zurückgewonnen. Die Kontrollmessungen bestätigen die Wirksamkeit der durchgeführten Maßnahmen am CKW-Schaden. Es ist davon auszugehen, dass durch die Sanierungsmaßnahmen die CKW weitgehend entfernt wurden.

 

Zusammenfassend ist festzustellen, dass der 680 m² große CKW-Schaden durch die durchgeführten Sanierungsmaßnahmen dekontaminiert wurde. An dem 1.000 m² großen KW-Schaden erfolgen weiterhin Sanierungs- und Sicherungsmaßnahmen. Große Mengen der versickerten Arbeitslösung wurden aus der gesättigten Zone entfernt. Es liegt weiterhin eine erhebliche Verunreinigung des Untergrundes mit Aliphaten und Aromaten vor. Die mit dem Brunnen gefassten Schadstofffrachten sind noch erhöht. Eine Ausbreitung von KW mit dem Grundwasserabstrom findet durch den Betrieb des Brunnens keine statt. Bei Weiterbetrieb des Brunnes ist auch in Zukunft mit keiner Schadstoffausbreitung zu rechnen.

 

Datum der Texterstellung: März 2024