Etikettenschwindel oder Rosa Brille? Der neue Staatsvertrag gefährdet die Bergsicherheit und verhindert, dass sich die Qualität von Werra und Weser verbessert

Mit einem Staatsvertrag wollen die Länder Hessen und Thüringen der K+S AG ermöglichen, Anteile ihrer Abwässer über die Landesgrenze zu verbringen. Sie sollen in Thüringen in stillgelegten Grubenteilen „eingestapelt“ werden. Dazu sollen neue Hohlräume geschaffen werden, welche die hessischen und thüringischen Bereiche der Abbaufelder miteinander verbinden. Mit der Einstapelung wird vermieden, dass die K+S AG in wirksame Aufbereitungsverfahren investieren muss. Davon werden die Anrainer von Werra und Weser nicht profitieren. Im Gegenteil: Die Belastung der Flüsse wird zunehmen, ihre chemische und ökologische Qualität bleibt auf der schlechtesten Stufe.

Eine qualitative Verbesserung für die Situation der Flüsse Werra und Weser sowie des Grundwassers ist mit der Einstapelung nicht zu erreichen. Diese bgetrifft nämlich nur diejenigen Abwässer, die künftig nicht mehr in den Untergrund verpresst werden dürfen sowie die Abwässer der „KKF-Anlage“.

Die „KKF-Anlage“ verringert aber den Salzabstoß der Werke nur um ca. 5%, während sie gleichzeitig die Menge an Haldenlaugen deutlich erhöht. Betrugen die Haldenlaugen 2008 noch ca. 2 Mio. Kubikmeter pro Jahr, so soll sich deren Menge bis zur Betriebsschließung auf 4,2 Mio. Kubikmeter pro Jahr verdoppeln. Mit der daraus resultierenden Salzkonzentration in Werra und Weser kann sich die Qualität der Flüsse im Sinne der EU-Wasserrahmenrichtlinie nicht einmal geringfügig verbessern.

Die Flutung von Bergwerken als Entsorgungsmaßnahme …

Die Flutung von Bergwerken als Entsorgungsmaßnahme

Aufgelassene Abbau-Hohlräume des Salzbergbaus werden häufig mit Wasser oder mit Abwässern geflutet. Dabei können sowohl Verwahrungs- als auch Beseitigungsinteressen im Vordergrund ste­hen. Zur Beurteilung der Risiken ist es wesentlich, ob die zu flutenden Hohlräume aus dem steilen Abbau oder aus den flachen Abbau stammen. Im steilen Abbau geht man davon aus, dass die Flutung der Salzbergwerke das Risiko von Bergschlägen nicht erhöht. Die Flutung ist hier Stand der Technik.

Risiken im flachen Abbau durch Schwächung der Stützpfeiler

In aufgelassenen Hohlräumen des flachen Salzabbaus sind die Stützpfeiler die wesentliche Schwachstelle. Werden die Hohlräume nicht verfüllt, dann bleiben sie der Konversion überlassen: Unter dem Bergdruck platzen an den Stößen (seitliche Begrenzungen der Strecken, Stützpfeiler und sonstigen Grubenbaue) mu­schelförmige Bereiche ab und die Stabilität der Stützpfeiler reduziert sich. Der Konversionsprozess setzt sich fort, bis die Hohlräume verschlossen sind. Senkungen der Erdoberfläche (Bergschäden) werden dabei hin­genommen.

Erfolgt die Konversion nicht langsam, sondern schlagartig, dann spricht man von Bergschlägen. Die bei Bergschlägen frei werdende Energie kann sich bis zur Erdoberfläche fortsetzen und dort erhebliche Schäden verursachen.

Bei der Einstapelung der K+S-Abwässer in die Grube Springen II sind chemische Reaktionen das größte Sicherheitsrisiko.

Die zur Flutung verwendeten Abwässer können die Stützpfeiler durch Lösungsprozesse und/oder chemische Reaktionen zusätzlich schwächen. Einzelne Bestandteile der Lagerstätte werden aus dem Kristallgefüge herausgelöst. Selbst wenn die gelösten Bestandteile nur einen kleinen Anteil ausmachen sollten, so wird doch das Kristallgefüge an der Kontaktstelle zerstört. Das Abplatzen legt neue Kristalloberflächen frei, die ebenfalls vom Wasser angegriffen werden. Diese Schwächung führt dazu, dass die Konversion (bis hin zu Bergschlägen) beschleunigt wird. Im Falle der einzustapelnden Abwässer in der Grube Springen II stellen chemische Reaktionen das größte Risiko dar.

Konversion und Bergschläge verringern das untertägig zur Verfügung stehende Volumen der Hohlräume, die eingelagerten Abwässer müssen schließlich den Bergdruck aufnehmen. Flüssigkeiten lassen sich aber nicht komprimieren, der Bergdruck setzt sich in allen gefluteten Bereichen fort und die Abwässer werden an der schwächsten Stelle durchbrechen. Dies werden i.d.R. die Firste sein (die Decke eines untertägigen Hohl­raums oder der Abbaubereich zwischen zwei Sohlen). Jetzt ist der Weg frei für das unkontrollierte Eindringen der Abwässer in Bereiche des Bergwerks, von denen Wasser zwingend ferngehalten werden muss: Die Untertagedeponie Herfa-Neurode, und auch diejenigen Bereiche, in denen schwerme­tall- und dioxinhaltige Abfälle als Versatzmaterialien „verwertet“ werden:

Die Werra Kalilagerstätte zählt zwar zu den Kalivorkommen der „flachen Lagerung“, liegt jedoch nicht vollkommen horizontal, sondern taucht langsam nach Westen bis Südwesten ab. Dies gilt dann auch für die den Kaliflözen folgenden Grubenbaue, die für Flüssigkeiten somit potentielle Fließwege mit einem ab­schüssigen Gefälle in gleicher Richtung darstellen. Daraus resultiert nach Einstapelung/Flutung auch ein hydraulischer Gradientvon den hochgelegenen östlichen Bergwerksfeldern Springen-Merkers zu den tiefer liegenden westlich bis südwestlich gelegenen Bergwerksfeldern der Untertagedeponie Herfa-Neurode und den „Untertage-Verwertungen“ Unterbreizbach, Hattorf und Wintershall. Infolge der Gewinnung der beiden Kalilager „Hessen“ und „Thüringen“ bestehen außerdem zwei Abbausohlen mit diversen vertikalen Verbin­dungen.“ (1)

Wie gefährden die Abwässer die Bergsicherheit?

Die hier verwendeten Abwässer sind mit einem Salzgehalt von 350 g/L bereits relativ stark gesättigt. Trotz­dem können sie noch beträchliche Mengen bestimmter Salze lösen. Wie bereits beschrieben, können sie durch Zerstörung des Kristallgefüges die Stöße entscheidend schwächen. Der Lösevorgang setzt sich fort, bis sich neue Gleichgewichte eingestellt haben.

Dem Geochemiker Ralf E. Krupp verdanken wir auch den Hinweis, dass Sylvin und Kieserit als Bestandteile der Lagerstätte „bei 25°C keine gemeinsame Phasengrenze haben.Sie können nicht thermodynamisch stabil koexistieren“.

Das heißt: Es kommt zu einer chemischen Reaktion:

Die heute vorliegende, metastabile mineralische Zusammensetzung der Kalisalzflöze ist durch „Metamor­phose“ über geologische Zeiträume bei erhöhten Temperaturen entstanden. Insbesondere die typische und im Werra-Kalirevier weit verbreitete Hartsalz-Paragenese Halit+ Kieserit + Sylvin ± Carnallit befindet sich bei den heute herrschenden Temperaturen in einem chemischen Ungleichgewicht und beginnt unter Bildung von Kainit zu reagieren, sobald eine wässrige Lösung als Reaktions-Medium und -Partner hinzu­kommt.

KCl + MgSO4·H2O + 2 H2O –>KCl·MgSO4·3H2O

Sylvin + Kieserit + Wasser –> Kainit

Die Reaktion wird so lange ablaufen, bis alles Wasser der Lauge, oder der verfügbare (mit Lösung in Kon­takt stehende) Kieserit (–>Q-Lösung), oder der verfügbare Sylvin (–>R-Lösung) aufgebraucht ist.

Eine wie auch immer geartete „Konditionierung“ der Lösungen kann an diesen Grundprinzipien nichts än­dern, weil die Ursache im Ungleichgewicht der Mineralparagenese des Hartsalzes liegt.

Die o.g.Umlösungs-Reaktion ist auch mit Änderungen des Feststoffvolumens und mit Gefügeveränderun­gen verbunden, welche die Druckfestigkeit des Salzgesteins und damit die Tragfähigkeit der Stützpfeiler herabsetzen. Bei Anteilen von Kieserit und Sylvin von jeweils über 10% (Vgl. Abbildung 2) wird die Rest­tragfähigkeit mit Fortschreiten der Reaktionen gegen null gehen.“ (2)

Aus der obigen Reaktionsgleichung lässt sich stöchiometrisch errechnen, dass jede Tonne des eingebrachten Wassers mit bis zu sieben Tonnen des Ortsgesteins reagiert. Die Reaktionsprodukte haben ein größeres Volumen als die Ausgangsmaterialien, sie sprengen deshalb den Kristallverband auf.

Nach Krupp beträgt die Menge der reaktionsfähigen Minerale ca. 10% des Ortsgesteins. Das bedeutet, dass jede Tonne des eingestapelten Wassers die zehnfache Menge des Ortsge­steins destabilisieren kann, das sind in diesem Fall ca. 70 Tonnen.

Oder anders gerechnet: Jeder Kubikmeter des eingestapelten Abwassers (Wassergehalt 650 kg/Kubikmeter) sprengt 45 Tonnen Ortsgestein aus den Stößen. Bei 4 Mio. Kubikmeter einzustapelnder Abwässer pro Jahr wären dies 180 Mio. Tonnen Ortsgestein/Jahr, die nicht mehr zur Stabilität der Stützpfeiler beitragen können.

Die Einstapelung der K+S-Abwässer gefährdet das Bergwerk und insbesondere die Untertagedepo­nie Herfa-Neurode

Die Beseitigung von Abwässern der K+S AG im Werratal durch Flutung von aufgelassenen Bergwerken wur­de bereits 2007 von der hessischen Genehmigungsbehörde im Pilotprojekt Werra-Salzabwasser beurteilt, damals allerdings aus Sicherheitsgründen abgelehnt:

4.1.3.2 Maßnahme 1.3.2 Deponierung des Salzabwassers untertage

Ziel:

· Entlastung der Werra

Beschreibung

Grundsätzlich ist eine Flutung vorhandener Grubenbaue möglich. Dies kann aber erst nach Beendigung der aktiven Bergbauphase umgesetzt werden. Bei laufendem Bergbaubetrieb ist zum einen das Sicher­heitsrisiko für die unter Tage Beschäftigten zu groß, da die einzelnen Bereiche nicht bzw. nur unter gro­ßem Aufwand abzutrennen sind, da das derzeitige Abbaugebiet tiefer liegt. Zum anderen kann die damit einhergehende Erhöhung der Luftfeuchtigkeit im Grubengebäude die Anwendung des ESTA-Verfahrens in Hattorf und Wintershall negativ beeinflussen (siehe hierzu auch die Maßnahme 1.1.1 Versatz).

Wenn in der Nachbergbauphase eine Flutung vorgenommen werden sollte, besteht die Gefahr, dass es zu Gebirgsschlägen kommt. Deshalb wären entsprechende Untersuchungen in Bezug auf die Standsicherheit der Pfeiler und damit der Grubengebäude Voraussetzung, um mögliche Schäden in diesem Bereich auszu­schließen. Ebenso würde durch Flutung der Grubenbaue die Untertagedeponie Herfa-Neurode gefährdet würde, da der Nachweis der Langzeitsicherheit der Deponie auf trockene Verwahrung beruht. (…)

Fazit:

Eine Flutung des Bergwerkes ist aufgrund der Untertagedeponie Herfa-Neurode gefährlich und rechtlich nicht genehmigungsfähig.“ (3)

Die Verfestigung der Abwässer wäre die notwendige Voraussetzung für dier Bergsichherheit

Die K-UTEC AG hatte in ihren 2012 bis 2014 vorgelegten Verfahren für die Aufarbeitung der K+S-Abwässer ebenfalls das Einbringen in Bergwerke zur Beseitigung der unvermeidbaren Reste vorgesehen. Allerdings sollten diese Abwässer auf einen Salzgehalt von 450 bis 550 g/L eingedampft werden. Es handelt sich dabei um eine zähe Masse, in der die Bewegungsfähigkeit und damit die Reaktionsfähigkeit der Wassermoleküle bereits eingeschränkt ist. Dies hätte den Eintrag von Wasser in die Flutungsbereiche um ca. 15 bis 30 % ver­mindern können, es hätte jedoch nicht ausgereicht, um eine Gefährdung der Bergwerke durch Schwächung der Stützpfeiler zu verhindern, denn:

Eine wie auch immer geartete „Konditionierung“ der Lösungen kann an diesen Grundprinzipien nichts än­dern, weil die Ursache im Ungleichgewicht der Mineralparagenese des Hartsalzes liegt.“ (4)

Die K-UTEC AG hatte deshalb vorgesehen, diese Masse durch Zuschlagstoffe wie Kalk oder Zement zu ver­festigen. Sie hätte damit einen Versatzstoff erhalten, der in frischem Zustand pumpfähig ist und der nach der Aushärtung den Bergdruck hätte aufnehmen können. Eine Gefahr für die Bergwerke wäre davon nicht mehr ausgegan­gen.

Fußnoten

(1) Dr. habil. Ralf E. Krupp, Offener Brief: Versalzung der Werra und Weser, riskante Einstapelung von Kaliab­wässern in ehemaligen Kalibergwerken, 30.07.2019, S. 5 https://ia802802.us.archive.org/1/items/kruppoffenerbrieffggweser2/Krupp_Offener_Brief_FGG_Weser_2.pdf

(2) Dr. habil. Ralf E. Krupp, a.a.O., S.5+6

(3) RP Kassel, Pilotprojekt Werra-Salzabwasser, Endbericht Januar 2007, S. 65, https://ia601509.us.archive.org/29/items/pilotprojektwerrasalzabwasserendbericht/Pilotprojekt%20Werra-Salzabwasser%20Endbericht.pdf

(4) Dr. habil. Ralf E. Krupp, a.a.O., S.5