Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gegenstand des Vorhabens war die Entwicklung eines neuen Flockungsmittels. Flockungsmittel (FM) finden besonders Anwendung in der Trinkwasseraufbereitung und in der Abwasserbehandlung. Die derzeit verwendeten FM sind gem\u00e4\u00df Umweltbundesamt (UBA) aus \u00f6kologischer und toxikologischer Sicht bedenklich. Alternative wirtschaftliche Mittel stehen bislang nicht zur Verf\u00fcgung. Es ist bekannt, dass sich aus tropischen Pflanzen effektive Flockungssubstanzen extrahieren lassen. Dieses Wissen sollte auf die Gewinnung von FM aus einheimischen Pflanzen umgesetzt und ein alternatives FM entwickelt werden. Hierbei war es das Ziel ein unbedenkliches, biologisch abbaubares, pflanzliches FM zu gewinnen. Als Grundlage sollte eine Hypothese betreffs der Wirkungskomponenten dienen, welche die Flockungsei-genschaften von Substanzen aus nachwachsenden Rohstoffen bestimmen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAuf Grundlage der entwickelten Hypothese wurden verschiedenste pflanzliche Rohmaterialien mittels einfachster Methoden auf m\u00f6gliche Flockungsaktivit\u00e4t untersucht. Hierzu wurden Extrakte gewonnen und durch verschiedene Versuchsschritte weiter aufbereitet, um eine m\u00f6glichst gute Flockungswirkung zu erzielen.
\nEs wurde eine Vielzahl von Materialien untersucht. Dies erforderte eine hohe Anzahl von Flockungsnachweisen, so dass auf einfachste Testverfahren zur\u00fcckgegriffen werden musste (eigens entwickelte Schnelltests, herk\u00f6mmliche Jar-Tests). U a. wurden hierzu auch Verfahrensprotokolle von Flockungsmittelproduzenten herangezogen. Verglichen wurden hierbei Eigenschaften mit denen herk\u00f6mmlicher Flockungsmittel.
\nAuf Grund der sich herausstellenden Komplexit\u00e4t und Vielzahl der erforderlichen Stoffanalysen musste auf einfache chemische Untersuchungsmethoden zur\u00fcckgegriffen werden. An Hand der chemischen Substanzanalysen konnten Extraktions-, Reinigungs- und Endsubstanzbehandlungsverfahren bestimmt werden. Neben den Stoffanalysen wurden besonders physikalische Parameter (pH, Temperatur, Tr\u00fcbung u. a.), die besonders Einfluss auf die Flockungssubstanzen bzw. Flockungswirkung Einfluss nehmen, bestimmt.
\nEine Bewertung der Wirtschaftlichkeit \u00fcber Herstellung wurde an Hand von Vergleichswerten durchgef\u00fchrt. Das Markteinsatzpotential wurde u. a. durch Kontakte zu Unternehmen aus dem Flockungsmittelgewerbe und deren Interesse an einem neuen biologischen Produkt bewertet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es konnte eine Serie \u00e4hnlicher, \u00fcberwiegend nichtionischer bzw. sehr schwach ionischer, flockungsaktiver Polymere gewonnen werden. Sie zeigten in tr\u00fcben w\u00e4ssrigen Medien eine sehr spontane kompakte Flockenbildung und \u00e4hneln damit in der Wirkungsweise denen der synthetisch organischen Polymeren. Sie zeigten weiterhin vergleichbare Flockungswirkung bei der Ausflockung von Tr\u00fcbungen wie synthetische Polymere. Bei Versuchen mit kommunalem Kl\u00e4rschlamm konnte zwar eine Flockenbildung beobachtet werden, jedoch war die erforderliche FM-Menge extrem hoch, um eine gute Flockbildung zu erreichen. Dies ist verst\u00e4ndlich, da auch die derzeit verwendeten synthetischen Flockungspolymere i.d.R. vorwiegend kationische Eigenschaft aufweisen. Deshalb ist f\u00fcr diesen Einsatz eine Erh\u00f6hung der kationische Oberfl\u00e4chenladung erforderlich. Weiterhin zeigten die gewonnenen FM auf pflanzlicher Basis Wirkung in der Anwendung bei einem Abwasser aus dem galvanischen Gewerbe. Hier werden derzeit anionsche Flockungsmittel eingesetzt.
\nDie gewonnenen pflanzlichen Flockungspolymere k\u00f6nnen so hergestellt werden, dass sie den Standards der Lebensmittelherstellung entsprechen und bieten sich deshalb in der Anwendung besonders f\u00fcr solche Bereichen an, die hohe Anspr\u00fcche in dieser Richtung erfordern (z.B. Lebensmittelindustrie, Trinkwasseraufbereitung).
\nDie im Labor hergestellten FM bestanden allerdings nicht aus nur einer einzigen Art, sondern es handelt sich hierbei um ein Gemisch von Polymeren, welche sich nach derzeitigen Erkenntnissen in chemischer Zusammensetzung wie auch in Gr\u00f6\u00dfe unterscheiden. Weiterhin wurde unterschiedliches Verhalten gegen\u00fcber Hitzeeinwirkung festgestellt. Nach Trocknung von Proben zur Bestimmung der Abdampfr\u00fcckstandes im Trockenofen lie\u00df sich nur ein Teil der Polymere erneut l\u00f6sen bzw. dispergieren unter Beibehalt ihrer Flockungswirkung.
\nAu\u00dferdem war es mit den zur Verf\u00fcgung stehenden Mitteln nicht m\u00f6glich ein hochreines Produkt herzustellen. Aus diesem Grund konnten die Grenzwerte, f\u00fcr zul\u00e4ssige Tr\u00fcbung gem\u00e4\u00df der deutschen Trinkwasserverordnung, bei Ausflockungsversuchen von Tr\u00fcbstoffen aus Wasser nicht ganz erreicht werden, so dass im Falle einer Anwendung bei der Trinkwasseraufbereitung entweder eine Reinigung der FM (z.B. nach Gr\u00f6\u00dfe, L\u00f6sungseigenschaften) oder eine Nachbehandlung des Trinkwassers erfolgen muss. Kostenm\u00e4\u00dfig k\u00f6nnen die im Labor hergestellten Flockungsmittel mit auf dem Markt befindlichen Produkten konkurrieren. Letztendlich wird \u00fcber die preisliche Konkurrenzf\u00e4higkeit jedoch der Aufwand zur Erreichung des erforderlichen Reinheitsgrades und die Nachfrage der Ausgangsrohstoffe f\u00fcr andere Verwendung entscheiden. Langfristig wird es auch erforderlich sein, eine weite Produktpalette, besonders auch in Hinsicht auf die ionische Oberfl\u00e4chenladung, herstellen zu k\u00f6nnen, um den verschiedenen Anforderungen in der Praxis gerecht zu werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Projektinformationen werden durch das CCS unter www.CCS-Institut.de im Internet ver\u00f6ffentlicht.
\nZwischenzeitlich wurden Kontakte zu Unternehmen aus der Flockungsmittelbranche hergestellt, die grunds\u00e4tzliches Interesse an dem neuen Flockungsmittel zeigen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektergebnisse zeigen, dass es sehr wohl m\u00f6glich ist, Substanzen aus einheimischem Pflanzenmaterial zur Herstellung von Flockungsmitteln zu verwenden. Allerdings konnten in diesem Projekt nur Anfangserkenntnisse gewonnen werden. Die Komplexit\u00e4t dieses Themas ist vergleichbar mit der, der Entwicklung von Flockungsmittel auf Basis von Polyacryls\u00e4ure\/-amiden, von denen sich eine Vielzahl an Spezifikationen auf dem Markt befinden und auf den jeweiligen Anwendungsbereich zugepasst sein m\u00fcssen. Hinzu kommt, dass das Endprodukt ma\u00dfgeblich vom Ausgangsrohstoff abh\u00e4ngig ist. Dem zu Folge steigt auch die Komplexit\u00e4t im Vergleich zu rein chemischen Produkten.
\nDie im Labor gewonnenen FM sind \u00f6kologisch und gesundheitlich unbedenklich, nicht nur in Hinblick auf den Eintrag in die Umwelt und bei ihrer Verwendung, sondern auch bei der Produktion und Handhabung. Sie sind voll biologisch abbaubar.
\nUm eine Markteinf\u00fchrung zu erreichen sind jedoch weiterf\u00fchrende Entwicklungsarbeiten erforderlich, insbesondere in Hinblick auf die Erh\u00f6hung der Ionit\u00e4t bzw. Polymeroberfl\u00e4chenladung. Die erforderlichen Analysen und Untersuchungen sind sehr zeitaufwendig bzw. kostenintensiv.
\nAls n\u00e4chster Schritt w\u00e4re eine h\u00f6here Aufreinigung erforderlich und die Herstellung gr\u00f6\u00dferer FM-Mengen, um diese im praxisnahen Einsatz zu pr\u00fcfen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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