AT393275B

AT393275B - Frostschutzmittel auf basis von melasseschlempe

Info

Publication number: AT393275B
Application number: AT9087/85A
Authority: AT
Inventors: Jozsef Szeles; Otto Egenhoffer; Jenoe Dr Toth
Original assignee: Alkoto Ifjusag Egyesueles
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1991-09-25
Also published as: US4676918A; FR2591229A1; FR2591229B1; WO1987003293A1; ATA908785A; CH669390A5

Description

AT 393 275 B

Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Frostschutz und zum Entfernen von Schnee und Eis. Gegenstand der Erfindung ist ebenso ein Verfahren zur Anwendung des Mittels zum Entfernen von Schnee und Eis und zum Frostschutz.

Es ist bekannt, daß mit der Entwicklung des Verkehrs auf den öffentlichen Straßen die Entwicklung des S Straßennetzes im allgemeinen nicht Schritt halten konnte, und die Durchlaßfähigkeit der Straßen im Winter weiter sinkt, was in der Hauptverkehrszeit Staue und erhöhte Unfallgefahr zur Folge hat Demzufolge verlangt die Straßenreinigungspraxis im Winter neben mechanischer Schneebeseitigung auch eine chemische Beseitigung des Eises. Die zu diesem Zweck verwendeten Stoffe sind zum größten Teil Chloridsalze, in erster Linie Natrium-, Magnesium- und Kalziumchlorid, welche in fester Form oder als Lösung an sich Verwendung finden oder mit 10 Sand oder anderen körnigen Stoffen vermischt werden. Diese Stoffe haben eine sehr starke umweltschädliche Wirkung. So verursachen sie unter anderem - eine Schädigung des Bodens, eine Verschlechterung seiner physikalischen Eigenschaften und seine Alkalisierung; - eine Schädigung der Oberflächenwasser infolge der Erhöhung der Salzkonzentration; IS - eine Schädigung der Pflanzenwelt was hauptsächlich auf die auf die Pflanzen gelangenden bzw. durch die Wurzeln aufgenommenen Salze zurückzuführen ist und zum völligen Aussterben von Gräsern und Bäumen führen kann.

Die zum Zwecke des Entfemens von Schnee und Eis auf die Straßen gestreuten Salze verursachen auf der ganzen Welt durch ihre auf die Fahrzeuge, die Betonschicht die Eisenbetonobjekte und die in der Erde 20 befindlichen Metallobjekte (z. B. Gasleitungen) ausgeübte Korrosionswirkung riesige Schäden.

Die Fragen der Entfernung von Schnee und Eis werden in der Literatur ausführlich behandelt wobei sich ein Teil mit den maschinellen Lösungen der mechanischen Schneebeseitigung und der Beseitigung des Eises beschäftigt sich darauf beziehende Einrichtungen beschreibt Zum Ersetzen des zu diesem Zweck bisher verwendeten Kalziumchlorids, Magnesiumchlorids und Natriumchlorids wird die Verwendung von 25 Ammoniumsulfat Ammoniumnitrat Ammoniumchlorid und Harnstoff vorgeschlagen. Unter ihnen ist jedoch nur der Harnstoff nicht umweltschädigend, aber ein sehr teurer Stoff. Auch wurde die Verwendung von Alkoholen und Glykolen als allgemein bekannte, den Gefrierpunkt senkende Mittel vorgeschlagen. Diese haben keine Korrosionswirkung, sind jedoch sehr teuer, feuergefährlich und bei ihrer Vermischung mit Abwasser geht ihr Abbau mit einem hohen Sauerstoffverbrauch einher. 30 Die englische Patentschrift Nr. 1463 401 empfiehlt ein Frostschutzmittel mit vier Komponenten, welche (1) Alkalimetall-, Alkalierdmetall- oder Ammoniumnitrate oder -Chloride, (2) Natriumbenzoat, -bichromat, - tripolyphosphat, -hexametaphosphat, -hydrogenphosphat oder -ferrocyanid oder Zinksulfat, (3) Glycin und (4) Alkalimetallnitrit enthält

Die US Patentschrift Nr. 4 153 473 schlägt Kalziumnitrit zur Entfernung der Schnee- und Eisdecke von 35 Straßen und Brücken vor.

Die deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2 364 491 empfiehlt als ein bis zu -25 °C sprühbares Gemisch ein Mittel gegen Vereisen und Haften, die aus einer filmbildenden Komponente, so z. B. aus einem bei der Destillation von natürlichen Fettsäuren zurückbleibenden Stoff, und aus einer hydrophoben Lösungsmittelkomponente besteht 40 Die Ersetzung der bisher zur chemischen Beseitigung von Glätte verwendeten Stoffe durch vom Standpunkt des Umweltschutzes aus befriedigende Stoffe ist gegenwärtig noch nicht gelöst. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, daß die Anforderungen, denen diese Stoffe gerecht werden müssen, sehr weitreichend sind. Solche Voraussetzungen sind unter anderem die Löslichkeit in Wasser, die Möglichkeit der Beschaffung in großer Menge und billig, die vom Gesichtspunkt der Korrosion und des Umweltschutzes aus möglichst geringe schädliche 45 Nebenwirkung, der Möglichkeit des Auftragens bzw. Streuens mittels der vorhandenen Einrichtung. Im Gegensatz dazu ist ein gemeinsames Merkmal aller bekannten Lösungen, daß sie Komponenten enthalten, die umweltschädlich sind, sogar in vielen Fällen krebsenegend wirken und so den zeitgemäßen Umweltschutzbestimmungen nicht gerecht werden; deshalb kamen sie auf öffentlichen Straßen auch nicht zum Einsatz.

Ziel der Erfindung war, durch Ausschalten der Nachteile der bekannten Lösungen eine Mittel zum Frostschutz 50 und zum Beseitigen von Schnee und Eis zu gewährleisten, welches die obigen Forderungen restlos erfüllt, d. h. wasserlöslich, in großer Menge und billig zu beschaffen ist und keine Korrosions- und umweltschädigende Wirkung hat

Die Grundlage der Erfindung ist die Erkenntnis, daß das durch die Destillation des bei der von kohlenhydrathaltigen Rohstoffen ausgehenden großindustriellen Alkoholherstellung als Abfallprodukt in großer 55 Menge entstehenden Destillationsrückstandes, der sogenannten Schlempe, erhaltene sogenannte Abfallkonzentrat ein sehr gutes gefrierpunktsenkendes Mittel ist. Es ist völlig neutral, außerdem korrosionshemmend, es verringert sogar die Korrosionswirkung von gegebenenfalls mit ihm zusammen verwendetem festem Salz oder festen Salz- und Sandgemischen und übt wegen seines Eiweißgehaltes auch noch eine das Rutschen vermindernde und das Haften erhöhende Wirkung aus. 60 Demzufolge betrifft die Erfindung ein Mittel zum Frostschutz sowie zum Entfernen von Schnee und Eis, das 20 - 90 Masse% Abfallkonzentrat auf Basis Melasseschlempe aus der Gärungsalkohlindustrie mit einem Trockensubstanzgehalt von 200 - 750 g/kg und 10 - 80 Masse% Wasser, weiterhin gegebenenfalls Zusatzstoffe -2-

AT 393 275 B enthält.

Als Zusatzstoffe können vorteilhaft Natriumchlorid, Kalziumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid und/oder Harnstoff, Sand, Flußschotter, Schlacke und/oder Sägespäne, weiterhin oberflächenaktive Stoffe mit einem HLB-Wert (HLB = hydrophilic-lipophilic balance) von 6-12, vorteilhaft von 8 -10, verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Mittel können sehr erfolgreich zum Entfernen von Schnee und Eis sowie zum Frostschutz angewendet werden. Das Beseitigen des Eises und Schnees von Straßenoberflächen wird durchgeführt, indem die «findungsgemäße Komposition von einem mobilen Fahrzeug in ein«: Menge von 0,05 - 0,4 Liter/m^ auf die Straßenoberfläche gebracht wird.

Das den Wirkstoff des erfindungsgemäßen Mittels darstellende Abfallkonzentrat der Alkoholindustrie ist Nebenprodukt der auf Melasse basierenden Alkoholherstellung. Während der Alkoholherstellung bildet die zum kohlenhydrathaltigen Grundstoff gegebene Hefe (Saccharomyces cerevisiae) den im Grundstoff enthaltenen Zucker im Gärungsvorgang zu Alkohol um. Ergebnis der Gärung ist die 8 -10 Masse% Alkohol, 1,1 - 1,3 Masse% Hefe und 0,1 · 0,3 Masse% Restzucker enthaltende Maische. Aus der Maische wird die Hefe abgetrennt, dann wird die von Hefe befreite Maische destilliert, und der so erhaltene Rohalkohol wird raffiniert. Der nach der Destillation zurückbleibende Stoff ist Melassenschlempe mit einem Trockensubstanzgehalt von 8-11 Masse%, die mit Ausnahme des Zuckers die auch ursprünglich in der Melasse enthaltenen Nährstoffe enthält, weiterhin sind in ihr auch während der Gärung neben dem Alkohol entstehende andere organische Stoffe zu finden. Beim Eindicken der dünnen Melassenschlempe im Vakuum wird eine dicke Schlempe gewonnen, die in den Handel kommt Die Zusammensetzung des eingedickten Stoffes ist aus den folgenden Werten ersichtlich:

Trockensubstanz 400 - 700 g/kg organische Stoffe 400 - 600 g/kg Roheiweiß 100 - 250 g/kg Asche 100 - 250 g/kg Ca 8 - 15 g/kg Na 15 - 30 g/kg K 60 - 80 g/kg Mg 1 - 3 g/kg Cu, P, S, Fe, Mn, Zn unter 5 g/kg

Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Mittels sind die folgenden: a) Es hat keine umweltschädigende Wirkung. b) Mit einem gleichen Volumen Wasser vermischt ist es bei -24 °C von flüssig«' Konsistenz, und so kann es auf die zu behandelnde Fläche gesprüht werden. c) Auf die Straßendecke gebracht, befestigt es die vor dem Gefrieren ausgestreuten Stoffe auf der Straßendecke, und so können diese nicht durch Wind oder Fahrzeugverkehr davongetragen oder fortgerissen werden. Demzufolge sinkt die M«ige der pro Straßenoberflächeneinheit aufzutragenden festen Stoffe. d) Es ist unter allen Witterungsbedingungen anwendbar und ohne Schwierigkeiten genau zu dosieren. e) Es gewährleistet auf den bestreuten Flächen eine gleichmäßige Verteilung. f) Von der Oberfläche nach innen dringend taut es kontinuierlich Schnee und Eis auf, so kühlt sich die Oberfläche gleichmäßig ab, und die Temperaturunterschiede sind in horizontaler und vertikaler Richtung überhaupt geringer als im Falle der bekannt«!, von Eis befreienden Kompositionen. Infolgedessen findet keine plötzliche Abkühlung des in den feinen Rissen der nicht gefrorenen Schicht des Betons befindlich«! Wassers statt, und dadurch "blättert" die Straßenoberfläche nicht "ab", sie geht nicht kaputt, was hingegen bei der Anwendung der bekannten Kompositionen infolge des plötzlichen Wärmeentzuges sehr häufig vorkommt g) Es hat keine korrosive Wirkung, im Geg«isatz zu den zu diesem Zweck bisher benutzten Kompositionen, die sowohl auf den Metallplatten der Fahrzeuge als auch auf der Straßenoberfläche große Schäden verursachen. h) Infolge der Anwendung in Lösung kann das Sprühfahrzeug bei einer wesentlich größeren Geschwindigkeit als bisher (diese kann sogar 50 km/h betragen) in ein«· Fahrt eine größere Fläche, d. h. einen größeren Straßenabschnitt behandeln. i) Es ist in jedem Gefäß lagerbar.

Das erfindungsgemäße Mittel und dessen Anwendung werden in den folgenden Ausführungsbeispielen ausführlich «läutert

Das in den Beispielen verwendete Abfallkonzentrat der Alkoholindustrie hatte die folgende Zusammensetzung: -3-

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Trockensubstanz 700 g/kg organische Stoffe 600 g/kg Asche 100 g/kg Ca 10 g/kg Na 20 g/kg K 80 g/kg S 3 g/kg Fe 300 mg/kg P 1 g/kg Mn 30 mg/kg Zn 20 mg/kg

Beispiel 1

Als Ersatz des bisher zu diesem Zweck verwendeten Kalziumchlorids wurden 1,5 Tonnen (34 Masse%) auf einem Sieb von 5 mm vorgesiebtes Steinsalz, 1,5 Tonnen (34 Masse%) vorgesiebter Hußschotter, 1 Tonne (23 Masse%) Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 70 Masse% und 0,5 m^ (9 Masse%) Wasser in den Streubehälter der Grundmaschine, der mit einem feuchten Salzstreuer des Typs UN 15 ausgestattet war, gefüllt, und das Beseitigen des Eises wurde in einer Streubreite von 8 m mit eine Dosierung des Gemisches von 10 glnP durchgeführt. Die völlig gleichmäßig bedeckte Straßenobeifläche wurde durch die hellbraune Farbe des Konzentrats gut sichtbar.

Das eifindungsgemäße Mittel eignete sich zum Ersetzen des Kalziumchlorids hervorragend und gewährleistete vom Gesichtspunkt sowohl des Umweltschutzes als auch des Korrosionsschutzes viel günstigere Ergebnisse.

Beispiel 2

An einer Streu- und Gießmaschine wurden Versuche durchgeführt, um die Reifbildung auf der Straßenoberfläche zu verhindern. Es wurde ein Gemisch aus unverdünntem Abfallkonzentrat der Alkoholindustrie mit einem Trockensubstanzgehalt von 70 Masse% und Steinsalz im Masseverhältnis 1:2 auf die Straßenoberfläche gebracht. Nach dem Ausstreuen zeigte die ursprüngliche schwarze Farbe der Straßendecke, daß das erfindungsgemäße Mittel tadellos geeignet zum Ersetzen des bisher verwendeten Kalziumsalzes ist

Beispiel.3

Die das völlige Ausschalten der Verwendung von Natriumchlorid bezweckenden folgenden Versuche wurden mit Abfallkonzentraten der Alkoholindustrie von verschiedener Verdünnung durchgeführt

Auf eine 9 cm dick gefallene Schneeschicht wurde bei einer Außentemperatur von -10 °C das Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 70 Masse% auf einen Trockensubstanzgehalt von 60 Masse% bzw. 50 Masse% verdünnt, ohne Zusatzstoff aufgetragen. Die untersuchte Straßenoberfläche war in jedem Fall 20,4 ώΡ groß. Die »reichte Tauwirkung wurde mit der der bisher zu diesem Zweck verwendeten industriellen Salz-Sand-Gemische verglichen. Es wurde festgestellt, daß das Mittel mit einem Trockensubstanzgehalt von 50 Masse% zeitlich und in ihr» Aktivität die gleiche Tauwirkung hat wie die industriellen Salz-Sand-Gemische, die Tauwiikung des Konzentrats mit einem Trockensubstanzgehalt von 60 Masse% trat hingegen 1,5 Stunden früher auf als die der industriellen Salz-Sand-Gemische. Außerdem zeigt das Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 60 Masse% im Gegensatz zu den industriellen Salz-Sand-Gemischen, deren Tauwiikung sich bereits bei -7 °C stark verlangsamt, auch noch bei -13,6 °C eine Tauwirkung. Auf Grund der Kostenanalyse der Messungen konnte festgestellt werden, daß der Kostenaufwand bei der Verwendung des »findungsgemäßen Mittels halb so groß ist wie der der industriellen Salz-Sand-Gemische.

Beispiel 4

In einer Klimakammer wurde bei -5 °C das Auftauen von auf die Bitum»ioberfiäche gefrorenem Wasser mittels des Gemisches der folgenden Zusammensetzung untersucht; 50 Masse% Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 70 Masse% 20 Masse% Wasser 10 Masse% Holzmehl mit einer durchschnittlichen Kömehengröße von 1 mm 20 Masse% Sand mit ein» durchschnittlichen Kömehengröße von 1 mm

In 20 Masse% Wasser wurden 0,2 Masse% Laurylsäureest» von Polyglykoläther (hydrophober Stoff mit einem HLB-W»t von 10,2) gelöst

Infolge der Behandlung taute die auf d» Bitumenoberfläche entstandene Eisschicht sehr schnell auf. -4-

Claims

AT 393 275 B Beispiel 5 Es wurde auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise vorgegangen, mit dem Unterschied, daß zu den Untersuchungen die Kennposition der folgenden Zusammensetzung verwendet wurde: 5 40 Masse% Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 70 Masse% 35 Masse% Wasser 20 Masse% Flußschotter mit einer durchschnittlichen Kömchengiöße von 1 mm 5 Masse% Harnstoff. 10 Die Auf tauversuche gaben ähnlich günstige Ergebnisse wie in Beispiel 4. Beispiel 6 Die Korrosionswirkung des erfindungsgemäßen Mittels wurde an 100 x 200 x 5 mm großen Eisenplatten untersucht, indem die Platten in eine Natriumchloridlösung von 20 Masse% bzw. in ein erfindungsgemäßes 15 Konzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 50 Masse% getaucht wurden. Auf der Oberfläche der Eisenplatten entstand in der Natriumchloridlösung nach 3 Tagen eine starke Rostschicht, im Gegensatz dazu war auf der Oberfläche der in die erfindungsgemäße Komposition getauchten Eisenplatten auch nach 14 Tagen keinerlei Veränderung festzustellen. Auch wurden in einer Salzsprühkammer quantitative Untersuchungen mit einer Salzlösung von 5 Masse% 20 durchgefiihrt Der Gewichtsverlust betrug innerhalb von 3 Tagen im Falle von Natriumchlorid 14 Masse%, bei der Verwendung von Kalziumchlorid 10 Masse%, im Falle des Konzentrats mit einem Trockensubstanzgehalt von 50 Masse% 0 Masse%. Die auf eine Oberflächeneinheit umgerechnete Rostmenge war im Falle von Natriumchloridlösung von 1 Masse% 60 g/m^, im Falle von Magnesiumchloridlösung von 1 Masse% 50 g/m^ und im Falle von Kalziumchloridlösung von 1 Masse% 40 g/m^, während sich im erfindungsgemäßen 25 Abfallkonzentrat kein Rost bildete. Beispiel? Zum Beweis der Anwendbarkeit einer kleineren Wirkstoffkonzentration wurden bei einer Außentemperatur von -4 °C Versuche mit einem Abfallkonzentrat mit einem Trockensubstanzgehalt von 240 g/kg durchgeführt. Λ 30 Auf eine 5 cm dicke, frisch gefallene Schneeschicht wurde das Mittel in einer Menge von 0,6 Liter/m auf die Stxaßenoberfläche gesprüht, auf der die Schneeschicht innerhalb von 12 Minuten auftaute. Beispiel 8 Mit dem erfindungsgemäßen Mittel wurde in einer Klimakammer bei einer Temperatur von -5 °C eine 35 Versuchsreihe durchgeführt, um zu untersuchen, in welchem Maße das Mittel geeignet ist, daß Zusammenkleben der Teile mit einer Kömehengröße von 5-10 mm eines Kohlenpulvers zu verhindern. Die Wand des Behälters wurde mit einem auf 60 Masse% verdünnten Mittel besprüht, dem 10 Masse% Holzmehl einer Kömehengröße von 1 mm und 1 Masse% hydrophobes Tensid mit einem HLB-Wert von 10,2 zugemischt wurden. Danach wurden zum Kohlenpulver pro kg 3 g desselben Mittels gegeben, und so 40 konnte das Zusammenkleben der Kohlenteile erfolgreich verhindert werden, ohne daß der Heizwert der Kohle gesunken wäre. 45 PATENTANSPRÜCHE 50 1. Mittel zum Frostschutz sowie zum Entfernen von Schnee und Eis, dadurch gekennzeichnet, daß es 20 bis 90 Masse% Abfallkonzentrat auf Basis Melasseschlempe aus der Gärungsalkoholindustrie mit einem Trockensubstanzgehalt von 200 bis 750 g/kg und 10 bis 80 Masse% Wasser, weiterhin gegebenenfalls Zusatzstoffe enthält 55
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Zusatzstoff Natriumchlorid, Kalziumchlorid, Kaliumchlorid, Magnesiumchlorid und/oder Harnstoff enthält
3. Mittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Zusatzstoff Sand, 60 Flußschotter, Schlacke und/oder Sägespäne enthält -5- AT 393 275 B
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Zusatzstoff einen oberflächenaktiven Stoff mit einem HLB-Wert von 6 bis 12, vorteilhaft von 8 bis 10, enthält.
5. Verfahren zum Entfernen von Schnee und Eis von Stiaßenoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß ein 5 Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 von einem mobilen Fahrzeug in einer Menge von 0,05 bis 0,4 Liter/m^ auf die Straßenoberfläche gebracht wird.
6. Verwendung des Mittels nach Anspruch 1 zum Verhindern des Zusammenfrierens von Schüttgütern. 10 -6-