Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ausgangssituation des Projektes war die Sonderabfallproblematik auf dem Gebiet der impr\u00e4gnierten Alth\u00f6lzer. Eine weitere Nutzung der insbesondere im Gleisbau anfallenden, teer\u00f6limpr\u00e4gnierten Bahnschwellen w\u00e4re sehr vorteilhaft, um die zunehmende Ansammlung gro\u00dfer Lagerst\u00e4tten mit Sonderabf\u00e4llen (etwa 100.000 to j\u00e4hrlich) abzubauen bzw. g\u00e4nzlich zu vermeiden. Im Projekt sollten die ma\u00dfgeblichen Eckdaten f\u00fcr die technische Umsetzung einer mikrobiologischen Dekontamination von teer\u00f6limpr\u00e4gnierten Alth\u00f6lzern erfolgen. Wesentlich dabei war die Betrachtung einer Metabolisierung der Schadstoffe, vornehmlich Polycyclische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Ziel der Arbeit war es, Mikroorganismen und deren Mischkulturen aus kontaminierten Standorten f\u00fcr die Reinigung des Holzes einzusetzen. Das dekontaminierte Holz, f\u00fcr die Behandlung in Schnitzel zerkleinert, sollte anschlie\u00dfend in den Recyclingmarkt einm\u00fcnden und f\u00fcr neue Holzg\u00fcter, z.B. als Spanplattenmaterialen, zur Verf\u00fcgung stehen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZu Projektbeginn stand ein umfangreiches Screening-Programm von PAK-abbauenden Mikroorganismen, die aus einer Vielzahl von Umweltproben isoliert wurden. Zudem wurden auch kommerziell angebotene St\u00e4mme in die Untersuchung einbezogen. Als Screening-Medium wurde eine PAK \/ Mineralsalz – Komposition verwendet und anwachsende Kulturen als potentielle PAK-Abbauer in den weiteren Untersuchungen eingesetzt. Nach dem Screening erfolgte zun\u00e4chst eine Identifizierung der Organismen.
\nMit den Positivorganismen des Screenings wurden im weiteren Verlauf mit einzelnen PAK Abbauversuche vorgenommen und mittels einer neu etablierten Aufbereitungstechnik und GC\/MS-Analytik der Abbau und die Metabolitenbildung verfolgt. Zur Verbesserung des Schadstoffabbaus wurden Versuche zur Erh\u00f6hung der Bioverf\u00fcgbarkeit vorgenommen. Dabei wurden die Holzschnitzelgr\u00f6\u00dfen variiert, Tenside eingesetzt und kommerzielle Mischpr\u00e4parate aus Tensiden und N\u00e4hrstoffen untersucht.
\nZum Abschluss der Untersuchungen wurde der PAK-Abbau mit Mischkulturen im realkontaminierten H\u00f6lzern untersucht. Dazu wurden zwei Glasreaktoren mit 10 l Inhalt eingesetzt und neben dem Schadstoffabbau eine Reihe weiterer Parameter (pH, Temperatur, N\u00e4hrstoffe) untersucht. Da sich der Abbau von PAK \u00fcblicherweise \u00fcber mehrere Wochen erstreckt wurde mehrmals ein Nachdotierung von N\u00e4hrstoffen vorgenommen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Durch das Screening-Programm konnten insbesondere aus den kontaminierten Standorten Bakterien und Pilze isoliert werden, die PAK abbauen. Eine Pathogenit\u00e4t der Organismen wurde nicht festgestellt und typische Vertreter von Boden- und Holzstandorten der Gattungen Pseudomonas, Rhodococcus, Penicillium, Acinetobacter, Bacillus, sowie die Wei\u00dff\u00e4ulepilze Pleurotus und Phanerochaete identifiziert. Die effektivsten Kulturen waren in der Lage, die PAK in 28 Tagen um mehr als 80 % zu reduzieren. Diese Abbauleistung war f\u00fcr den Abbau von PAK sehr gut.
\nZur Untersuchung der Metabolisierung musste zun\u00e4chst die Probenaufarbeitung und Analytik etabliert werden. Insbesondere die Methodenetablierung f\u00fcr kontaminierte H\u00f6lzer f\u00fchrte zu einer l\u00e4ngeren Untersuchung, da sich die enthaltenen PAK einer einfachen Extraktion (analog zu Bodenproben) und analytischen Bestimmung weitgehend entzogen. Eine Untersuchung mit verschiedenen Extraktionsl\u00f6sungsmitteln und -Bedingungen f\u00fchrte zu einem 24-st\u00fcndigen Aufschlussverfahren mit Dichlormethan, bei dem sich Sch\u00fcttel- und Ultraschallschritte abwechseln.
\nDie Wiederfindung lag damit bei \u00fcber 85 % und die analytische Kontrolle der Abbauans\u00e4tze war gew\u00e4hrleistet. Bei der Untersuchung der Metabolisierung konnten mittels GC\/MS keine Oxidationsprodukte gefunden werden, was auf einen vollst\u00e4ndigen Abbau der angebotenen PAK hinweist. Damit konnten die in der Literatur beschriebene Metabolitenproblematik mit Reinkulturen nicht nachgewiesen werden. Dieses erfolgsversprechende Ergebnis war wahrscheinlich auf die in den Versuchen eingesetzten Mischkulturen zur\u00fcckzuf\u00fchren, die sich in ihren Stoffwechselfunktionen erg\u00e4nzen.
\nNachfolgend durchgef\u00fchrte Versuche zur Bioverf\u00fcgbarkeit ergaben verbesserte Elutionswerte der PAK mit abnehmender Holzspangr\u00f6\u00dfe. Dieses Ergebnis entsprach den Erwartungen. Dennoch standen einige technische Probleme, wie eine geringere mechanische Belastbarkeit und ein gr\u00f6\u00dferes Sanierungsvolumen, dem Einsatz kleiner Spangr\u00f6\u00dfen entgegen Ein Optimum war daher anzustreben. Durch den Zusatz von oberfl\u00e4chenaktiven Substanzen konnte nur bei einem Tensid ein merklicher Effekt nach-gewiesen werden. Dabei war zu beachten, dass auch Kohlenwasserstoffe abbauende Mikroorganismen Biotenside bilden k\u00f6nnen. Zudem durfte der ohnehin effektive PAK-Abbau der eingesetzten Mischkulturen durch den Tensideinsatz nicht deutlich steigerbar sein.
\nAbschlie\u00dfende Versuche in einer Technikumsanlage lie\u00dfen sich durch eine genaue Prozesskontrolle verbessern. So zeigte die gezielte Dosierung von N\u00e4hrstoffen wie Phosphat- und Stickstoffsalzen eine Intensivierung des Abbauprozesses. Die Sauerstoffversorgung war bei 0,05 bis 0,1 l Luft je l Holzvolumen und Minute ausreichend.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Kontaktadresse:
\nBioteCon Gesellschaft f\u00fcr biotechnologische Entwicklung und Consulting mbH, Gustav-Meyer-Allee 25, 1000 Berlin 65, Ansprechpartner: Herr Dr. Thelitz, Tel. 030 \/ 463 07-231, Fax 463 2012.
\nDas Projekt diente nach den Ausf\u00fchrungen von BioteCon als Basisprojekt zur Untersuchung der relevanten Daten f\u00fcr eine Umsetzung der mikrobiologischen Sanierungsvariante in ein praktikables Verfah-ren. Dieses wurde von der technologischen Seite erf\u00fcllt, die Vermarktung der Dekontaminationstechnologie zeigte aber nach den Recherchen von BioteCon zum damaligen Zeitpunkt ein sehr unbe-friedigendes Bild. Daher versprach sich BioteCon als mittelst\u00e4ndiges Unternehmen von Pr\u00e4sentationen der Ergebnisse und Ausstellungen auf Messen mittelfristig keine kommerzielle Nutzungsm\u00f6glichkeit. Geplant war allerdings eine Ver\u00f6ffentlichung, die sich insbesondere mit der entwickelten Analytik besch\u00e4ftigte. Diese hatte sich als ein sehr interessanter Nebenaspekt dargestellt und sollte f\u00fcr zuk\u00fcnftigen Untersuchungen impr\u00e4gnierter H\u00f6lzer richtungsweisend sein.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Zusammenfassend zeigten die Versuche f\u00fcr eine technische Umsetzung der mikrobiologischen Dekontamination von teer\u00f6limpr\u00e4gnierten Alth\u00f6lzern Erfolge. In einem umfangreichen Screening konnten Mischkulturen mit hoher Abbauleistung gefunden werden, mit deren Hilfe auch realkontaminierte H\u00f6lzer gereinigt wurden. Damit k\u00f6nnte grunds\u00e4tzlich ein mikrobiologisches Sanierungsverfahren f\u00fcr die genannten Alth\u00f6lzer zur Verf\u00fcgung stehen.
\nDie Vermarktung der Dekontaminationstechnologie wurde demgegen\u00fcber als ung\u00fcnstig eingesch\u00e4tzt. Die potenziellen Abnehmer des gereinigten Holzmaterials sahen keine Chancen f\u00fcr den Einsatz eines wiederaufbereiteten Altholzmaterials. Ohne eine Verwertung bzw. eine kommerzielle Nutzung des gerei-nigten Materials ist jedoch die Sanierungstechnologie von BioteCon wirtschaftlich nicht einsetzbar. Einzige Alternative zur L\u00f6sung des Abfallproblems stellt daher die thermische Verwertung des Materials dar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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