Ascheteich

Ein Aschebecken , auch Kohleaschebecken oder Oberflächenbecken genannt ^{[ 1 ],} ist eine technische Anlage in Kohlekraftwerken zur Entsorgung von zwei Arten von Kohleverbrennungsprodukten : Bodenasche und Flugasche . Das Becken dient als Deponie , um zu verhindern, dass Asche in die Atmosphäre und Oberflächengewässer gelangt . Obwohl die Verwendung von Aschebecken in Kombination mit Luftreinhaltungsanlagen (wie Nasswäschern ) die Menge an Luftschadstoffen verringert, stellen die Anlagen erhebliche Gesundheitsrisiken für die umliegende Umwelt dar. ^{[ 2 ]}

Aschebecken nutzen die Schwerkraft, um große Partikel (gemessen als Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen ) aus dem Abwasser von Kraftwerken abzutrennen . Gelöste Schadstoffe werden mit dieser Technologie nicht behandelt. ^{[ 3 ]} Die Becken wurden in der Regel nicht als abgedichtete Deponien angelegt; daher können Chemikalien aus der Asche ins Grundwasser und in Oberflächengewässer gelangen und sich in der Biomasse des Systems anreichern. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Aschebecken werden üblicherweise durch einen ringförmigen Damm errichtet , der das Deponiegelände umschließt. Die Dämme werden nach ähnlichen Bemessungsparametern wie Staudämme konstruiert , einschließlich einer zonierten Bauweise mit Tonkern . Der Planungsprozess konzentriert sich primär auf die Ableitung von Sickerwasser und die Gewährleistung der Hangstabilität.

Das Versagen des Erdwalles eines Teiches kann zu Ascheaustritten auf angrenzende Flächen und Flüsse führen, was schwerwiegende Umweltschäden zur Folge hat, wie die Unfälle im Kohlekraftwerk Kingston in Tennessee im Jahr 2008 ^{[ 7 ]} und die Kohleaschekatastrophe am Dan River in North Carolina im Jahr 2014 ^{[ 8 ]} belegen .

Die Nassentsorgung von Asche in Aschebecken ist die gängigste Methode ^{[ 9 ]} , jedoch gibt es auch andere Verfahren wie die Trockenentsorgung auf Deponien . Trocken entsorgte Asche wird häufig zu nützlichen Baustoffen recycelt. Die Nassentsorgung wurde aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt, doch zunehmende Umweltbedenken hinsichtlich des Sickerwassers aus den Becken haben ihre Beliebtheit verringert ^{[ 9 ]} . Bei der Nassentsorgung wird ein großes Becken angelegt und mit Flugaschesuspension befüllt , wobei das Wasser mit der Zeit abfließen und verdunsten kann ^{[ 10 ] .}

Der Wasserfluss durch die Flugasche ins Grundwasser wird durch den Einsatz von Tonschichten mit geringer Durchlässigkeit und Dichtungsgräben bzw. -wänden kontrolliert. Tone mit geringer Durchlässigkeit weisen Durchlässigkeiten in der Größenordnung von 10⁻⁷ ^cm  /s auf. Vertikale Wasserflüsse durch das Fundament werden durch die Anlage von Flugaschebecken auf Bereichen mit dicken Ton- oder Gesteinsschichten gesteuert, die eine ausreichend geringe Durchlässigkeit am Beckenboden gewährleisten. Bereiche mit hoher Untergrunddurchlässigkeit können durch die Einbringung von geeignetem Ton verbessert werden. Horizontale Wasserflüsse durch den Damm werden durch Tonzonen innerhalb des Damms kontrolliert. Dichtungsgräben und -wände verbinden die Tonzonen des Damms mit den Tonschichten des Fundaments. Dichtungsgräben werden in die ausgewählte Untergrundschicht mit geringer Durchlässigkeit ausgehoben und mit Ton verfüllt, um die Tonzone des Damms mit dem Untergrund zu verankern. Dichtungsgräben kommen in der Regel zum Einsatz, wenn die Fundamentschichten mit geringer Durchlässigkeit nahe der Oberfläche liegen. Dichtungswände ähneln Dichtungsgräben, sind aber im Allgemeinen viel tiefer und schmaler und verwenden entweder Schlamm oder Mörtel anstelle von Lehm.

Nicht alle in Kohle enthaltenen Stoffe sind brennbar; daher sind die nicht brennbaren Bestandteile in Kohlenasche konzentrierter als in der Kohle selbst. Zu den häufig in Kohlenasche vorkommenden Stoffen zählen Arsen, Barium, Beryllium, Bor, Cadmium, Nickel, Blei, Quecksilber, Molybdän , Selen und Thallium . Auch erhöhte Radioaktivitätswerte können vorhanden sein . [ 11 ] Viele dieser Stoffe , insbesondere Schwermetalle ^{, können bei} Aufnahme negative Auswirkungen auf den Menschen haben. Aufgrund der Biomagnifikation kann sich die Konzentration unerwünschter Chemikalien in Tieren entlang der Nahrungskette erhöhen (ähnlich wie Quecksilber im Thunfisch). Kohlenasche, ein Verbrennungsprodukt, konzentriert diese Elemente und kann bei Leckagen aus einem Aschebecken Grundwasser oder Oberflächengewässer verunreinigen. ^{[ 12 ]}

Kohleasche macht fast ein Fünftel des in Australien anfallenden Abfalls aus. Es gibt keine nationalen Vorschriften, die das Recycling von Kohleasche vorschreiben. ^{[ 13 ]} Im Jahr 2020 wurden etwa 47 % der Kohleasche recycelt. ^{[ 14 ]} In New South Wales wird Kohleasche üblicherweise auf Deponien („Trockenlagerstätten“) oder in Aschebecken („Aschedämmen“) gelagert. ^{[ 15 ]} Die Lagerung von Kohleasche wird von der staatlichen Umweltbehörde und ihrem Dammsicherheitsausschuss reguliert, der Standards für die Dammplanung und die Umweltüberwachung veröffentlicht . ^{[ 16 ]}

In den Niederlanden sind Aschebecken nicht zulässig, da sie eine Art Deponie darstellen. Stattdessen wird in den Niederlanden die gesamte Kohleasche recycelt. ^{[ 17 ]}

Im Jahr 2021 wurden die Inspektionen kritisiert und als unzureichend bezeichnet. ^{[ 18 ] : 75}

In den Vereinigten Staaten ist Kohleasche ein Hauptbestandteil des nationalen Industrieabfallstroms. ^{[ 19 ]} Im Jahr 2012 gab es in den USA über 470 in Betrieb befindliche Kohlekraftwerke, und etwa 60 % der US-amerikanischen Kohleasche wurden in Oberflächenbecken und Deponien entsorgt. Die USA verfügten 2012 über 310 aktive Deponien mit einer durchschnittlichen Größe von über 49 Hektar (120 Acres) und einer durchschnittlichen Tiefe von über 12 Metern (40 Fuß) sowie über mehr als 735 aktive Oberflächenbecken mit einer durchschnittlichen Größe von über 20 Hektar (50 Acres) und einer durchschnittlichen Tiefe von 6,1 Metern (20 Fuß). ^{[ 20 ]} Im Jahr 2017 fielen 38,2 Millionen Short Tons (34,7 × 10⁶ ^t  ) Flugasche und 9,7 Millionen Short Tons (8,8 × 10⁶ ^t  ) Bodenasche an. ^{[ 21 ]} Im Juli 2023 waren in den Vereinigten Staaten 210 Kohlekraftwerke in Betrieb. ^{[ 22 ]}^^

Im Jahr 2018 erklärte ein Berater der US-Umweltschutzbehörde (EPA) für Umweltgerechtigkeit , dass die erhöhte Belastung durch Schadstoffe aus Aschebecken unverhältnismäßig negative Auswirkungen auf die Gesundheit von einkommensschwachen Bevölkerungsgruppen und Minderheiten haben werde. ^{[ 23 ]}

Ein Bericht des Environmental Integrity Project aus dem Jahr 2019 stellte fest, dass bei US-Kohlekraftwerken mit verfügbaren Überwachungsdaten 91 % der Grundwasser mit „unzulässigen Mengen an toxischen Schadstoffen“ verunreinigt haben. ^{[ 24 ]}

Historisch bedingt durch wenige bundesstaatliche und einzelstaatliche Vorschriften für Aschebecken verzichten die meisten US-Kraftwerke auf Geokunststoffe , Sickerwassersammelsysteme oder andere Durchflusskontrollen, wie sie häufig auf Hausmülldeponien zu finden sind . [ ^{10 ] 1980} definierte der US-Kongress Kohleasche als „Sonderabfall“, der nicht den strengen Genehmigungsauflagen für gefährliche Abfälle des Resource Conservation and Recovery Act (RCRA) unterliegt . ^{[ 25 ]} Der Kongress beauftragte die EPA außerdem mit einer Untersuchung des Kohleascheproblems und der Entscheidung über mögliche weitere Regulierungen. Gemäß dieser Anweisung des Kongresses berichtete die EPA im Jahr 2000, dass Kohlenflugasche nicht als gefährlicher Abfall eingestuft werden müsse . ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Nach einem Unfall im Jahr 2008, bei dem im Kraftwerk Kingston der Tennessee Valley Authority ( TVA) Kohlenflugasche austrat , begann die EPA mit der Entwicklung von Vorschriften für alle Aschebecken in den USA. Die EPA veröffentlichte 2015 eine Verordnung zu Kohleverbrennungsrückständen (CCR). Die Behörde stufte Kohleasche weiterhin als nicht gefährlich ein (und umging damit die strengen Genehmigungsauflagen gemäß RCRA Subtitle C ), jedoch mit neuen Einschränkungen:

1. Bestehende Aschebecken, die das Grundwasser verunreinigen, müssen die Zufuhr von CCR einstellen und entweder geschlossen oder mit einer Auskleidung nachgerüstet werden.
2. Bestehende Aschebecken und Deponien müssen, sofern zutreffend, bauliche und standortbezogene Beschränkungen einhalten oder geschlossen werden.
3. Ein Teich, der keine CCR-Zufuhr mehr erhält, unterliegt weiterhin allen Vorschriften, es sei denn, er wird bis 2018 entwässert und abgedeckt.
4. Neue Teiche und Deponien müssen mit einer Geokunststoffdichtungsbahn über einer Schicht verdichteten Bodens ausgestattet sein. ^{[ 28 ]}

Einige Bestimmungen der CCR-Verordnung von 2015 wurden gerichtlich angefochten, und das US-Berufungsgericht für den Bezirk Columbia verwies bestimmte Teile der Verordnung zur weiteren Regelung an die EPA zurück. ^{[ 29 ]}

Die EPA veröffentlichte 2015 gemäß dem Clean Water Act eine Abwasserrichtlinie . ^{[ 30 ]} Diese Richtlinie begrenzt die Einleitung toxischer Metalle aus Kraftwerken, einschließlich Aschebecken und anderer Abwasserströme. Die Behörde schätzte, dass die Richtlinie die Metalleinleitungen der Branche um 1,4 Milliarden Pfund (640 × 10⁶ ^kg  ) jährlich reduzieren würde. ^{[ 31 ]} Im Jahr 2020 veröffentlichte die EPA eine endgültige Regelung, die einige Bestimmungen der Abwasserrichtlinie von 2015 aufhob. Die überarbeitete Richtlinie verlängerte die Frist zur Einhaltung der Vorschriften für einige Kraftwerke und befreite andere vollständig von den strengeren Anforderungen von 2015. ^{[ 32 ] [ 33 ]} Im Mai 2024 veröffentlichte die EPA eine endgültige Regelung, die einige Aspekte der Regelung von 2020 aufhebt und die Abwassergrenzwerte für einige Anlagen verschärft. ^{[ 34 ]}^

Nach einer gerichtlichen Zurückverweisung veröffentlichte die EPA am 28. August 2020 ihre endgültige Regelung „CCR Teil A“, die vorschreibt, dass alle nicht abgedichteten Aschebecken bis zum 11. April 2021 mit einer Auskleidung nachgerüstet oder stillgelegt werden müssen. Einigen Anlagen wurde die Möglichkeit eingeräumt, eine Fristverlängerung bis 2028 zu beantragen, um Alternativen für die Entsorgung von Ascheabfällen vor der Schließung ihrer Oberflächenbecken zu finden. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]} Am 12. November 2020 veröffentlichte die EPA ihre Regelung „CCR Teil B“, die es bestimmten Anlagen erlauben würde, eine alternative Auskleidung zu verwenden, sofern nachgewiesen wird, dass die menschliche Gesundheit und die Umwelt nicht beeinträchtigt werden. ^{[ 38 ]} Mehrere Anlagen haben Anträge auf Demonstrationsprojekte für alternative Auskleidungen gestellt, aber Anfang 2026 hatte die EPA noch keine endgültigen Entscheidungen über die Anträge getroffen. ^{[ 39 ]}

Am 11. Januar 2022 kündigte die EPA eine Durchsetzungsmaßnahme bezüglich der Aschebecken bestimmter Kohlekraftwerke in Indiana , Ohio , Iowa und New York an . Der Vorschlag der Behörde sah vor, die Anträge der Kraftwerke auf Fristverlängerung über das Jahr 2021 hinaus abzulehnen und sie zur vorzeitigen Schließung ihrer Aschebecken zu verpflichten. Die EPA verschickte Warnschreiben an vier weitere Kraftwerke. ^{[ 40 ] [ 41 ]} Insgesamt gingen bei der EPA 57 Anträge auf Fristverlängerung ein. Im November 2022 gab die Behörde ihre erste endgültige Entscheidung zu einem solchen Antrag bekannt und lehnte den Antrag eines Kraftwerks in Ohio ab. Seit 2024 hat die EPA Entwürfe für Entscheidungen zu weiteren Kraftwerken veröffentlicht; das Prüfverfahren läuft noch. Jeder Entwurf unterliegt einer öffentlichen Kommentierungsphase. ^{[ 42 ]}

Als Reaktion auf Rechtsstreitigkeiten veröffentlichte die EPA im Mai 2024 eine endgültige RCRA-Regelung, die regulatorische Anforderungen für aktive und stillgelegte CCR-Anlagen festlegt, einschließlich Grundwasserüberwachung, Sanierungsmaßnahmen, Stilllegung und Nachsorge. ^{[ 43 ] [ 44 ]}

Zu den Sanierungsoptionen gehören „Abdecken, Entwässern und/oder Stabilisieren, Zusammenführen in eine neue Deponie, Entsorgung außerhalb des Geländes, Umwandlung in Feuchtgebiete oder eine beliebige Kombination dieser Optionen.“ ^{[ 45 ]}

Es gibt einige Initiativen, wie beispielsweise eine Initiative von Duke Energy aus dem Jahr 2015 , die darauf abzielt, bestehende Aschebecken auszuheben, um die Umweltauswirkungen von Kohlekraftwerken auf die umliegende Umwelt zu reduzieren. ^{[ 46 ] [ 47 ]}

• Brachland
• Gesundheitliche Auswirkungen von Kohleasche
• industrielle Abwasserbehandlung
• Absetzbecken

• Kohleasche – US-Umweltschutzbehörde
• Die Initiative für Kohleasche- und Flüssigkeitsmanagement (CALM) , eine öffentlich-private Initiative mit Sitz an der University of North Carolina Charlotte
• Ashtracker , archiviert am 14.05.2023 im Internetarchiv (Wayback Machine) – Environmental Integrity Project. Informationen zur Grundwasserverschmutzung durch US-amerikanische Kohlekraftwerke