<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Entsorgung von Material, das mit hitzeresi- stenten Pathogenen infiziert ist.
Material, das mit potenziell infektiösen biologischen Erregern kontaminiert ist oder für das ein
Risiko einer Kontamination mit derartigen Erregern besteht, wird gewöhnlich mittels Hitzebehand- lung sterilisiert Dabei werden solche Erreger entweder völlig zerstört oder aber zumindest inakti- viert, so dass es zu keiner Infektion mit derartigem Material mehr kommen kann. Leider sind einige klinisch relevante Erreger von Infektionskrankheiten ungewöhnlich hitzeresistent, wie z.B. Milz- brand-Sporen oder die gerade in letzter Zeit viel diskutierten TSE-Erreger ("Prionen"), etwa BSE oder Scrapie. So wird gerade fur BSE angenommen, dass diese Erkrankung sich deshalb in dem bekannten Ausmass verbreitet hat, weil Rinder durch Fütterung mit schlecht stenlisiertem Material aus Tierkörperverwertungsanstalten in Grossbntannien infiziert worden sind.
Gegenwärtig werden Schlachtabfälle, aber auch Tiere aus Notschlachtungen und verendete Tiere zerkleinert und durch Erhitzen bei 133 C und 3 bar über mindestens 20 Minuten im Autokla- ven sanitisiert. Danach erfolgt eine Trocknung und ein Zermahlen des getrockneten Materials zu Tiermehl. Bedingt durch die derzeitige Gesetzeslage darf dieses Tiermehl nicht mehr verfüttert werden, sondern muss durch Verbrennung entsorgt werden. Hierbei fallen z. B. in Österreich jähr- lich ca. 80. 000 Tonnen Tiermehl an. Im Zuge der intensivierten BSE-Tests ist sogar mit einem erhöhten Bedarf an zu entsorgenden Tierkadavern zu rechnen.
Diese Art der Entsorgung ist jedoch - bedingt durch den hohen Energieaufwand - sehr teuer, es ergeben sich Kosten von mehr als 400 Euro/Tonne Energie- und Behandlungskosten.
Als Alternativen kommen derzeit noch die anaerobe Fermentation nach dem oben beschriebe- nen Erhitzungsprozess sowie die direkte Verbrennung von Tierkadavern in Sondermüllverbren- nungsanlagen in Frage
Der Vorteil der anaeroben Fermentation liegt dabei im geringeren Netto-Energieeinsatz, der zu Kosten von etwa 100 Euro/Tonne führt, jedoch ist diese Methode nur schwer in grösserem Massstab umzusetzen und birgt darüber hinaus auch noch Sicherheitsmängel, die sich z. B. aus Problemen, die sich vor allem bei grosstechnischen Anlagen aus der biologischen Natur der verwendeten Mate- rialien ergeben.
Bei der direkten Verbrennung von Tierkadavern in Sondermüllverbrennungsanlagen liegt das Problem - neben den ohnehin schon teuren Anlagen und den hohen Betriebskosten/Tonne - auch in der Notwendigkeit zur speziellen Adaptation dieser Anlagen zur Verbrennung von Tierkadavern.
So müssten beispielsweise aufwändige Investitionen für die Zerkleinerung des (potentiell) infizier- ten Materials und für Sicherheitsmassnahmen gemacht werden, bevor grössere Mengen an derarti- gem Material grosstechnisch entsorgt werden können.
Daneben zeigt die trockene Erhitzung (zumindest bei Prionen) erstaunliche Phänomene : Vorliegen von Aggregaten kommt bei Prionen nämlich beim trockenen Erhitzen zu Schutzphäno- menen, wobei man annimmt, dass die äusseren, eingetrockneten Moleküle die innenliegenden schützen. Dadurch kann erst bei einer Temperatur von über 300 C mit trockener Erhitzung eine sichere Entkeimung erfolgen.
Daher wird derzeit die Verbrennung als die kostengünstigste und sicherste Art der trockenen Erhitzung angesehen. Es wird jedoch befürchtet, dass dieses Verfahren ebenfalls wegen der Kon- taminationsgefahr, die sich aus der komplizierten und aufwändigen Handhabung von pulverformi- gen Materialien ergibt - Risiko-behaftet ist. Daneben ist dieses Verfahren auch sehr energieauf- wendig, da das Material vor der Verbrennung unter hohem Energiebedarf vorbereitet und getrock- net werden muss. Gerade in diesem pulverförmigen Zustand ist es aber aufgrund seiner potentiel- len Infektiosität sehr schwierig handzuhaben, insbesondere, wenn weitere Kontaminationsrisiken vermieden werden sollen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zur sicheren Entsorgung von (potenziell) mit hitzeresistenten Erre- gern, insbesondere BSE, infiziertem Material zur Verfügung zu stellen, das in einfacher Weise auch grosstechnisch realisierbar ist, ohne dass dabei neue Industrieanlagen gebaut oder bestehen- de Industrieanlagen aufwendig adaptiert werden mussen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Verfahren zur sicheren Entsorgung von Material, das mit hitzeresistenten Erregern kontaminiert ist oder für das ein Risiko einer Kontamina- tion mit hitzeresistenten Erregern besteht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Material
<Desc/Clms Page number 2>
in ein Metallbad eingebracht wird und für eine Zeitdauer behandelt wird, die ausreicht, um die hitzeresistenten Erreger sicher zu zerstören.
Anstatt das kontaminierte Material (Schlachtabfälle, verendete Tiere oder solche, die wegen der Erkrankung notgeschlachtet wurden) aufwendig zu zerkleinern, zu autoklavieren, zu trocknen und anschliessend zu verbrennen, wird gemäss der vorliegenden Erfindung die Erhitzung des unzer- kleinerten Materials in einem flüssigen Metallbad vorgenommen. Damit ist eine sofortige Erhitzung binnen Sekunden auf Temperaturen von weit über 300 C gewährleistet ohne dass dabei die Mog- lichkeit des Entweichens irgendwelcher Stäube gegeben ist.
Die dabei gegebenen Vorteile gegenüber den bislang praktizierten Verfahren sind unmittelbar evident : Durch die weit höheren Temperaturen verglichen mit Autoklavierverfahren kommt es zu einer absolut sicheren Inaktivierung der Erreger. Nach Durchführung des Verfahrens liegt - neben dem erzeugten Metall - lediglich herkömmliche Schlacke vor, die ohne besondere Massnahmen in bekannter Weise entsorgt werden kann. Der Energieaufwand und damit auch die Kosten für das erfindungsgemässe Verfahren liegen weit unter den Kosten, die für die Verbrennung von Tiermehl aufgewendet werden müssen. Weiters kann mit dem erfindungsgemässen Verfahren auf bereits bestehende Industrieanlagen zurückgegriffen werden, ohne dass dabei ein aufwendiger Umbau oder gar ein Neubau derartiger Anlagen notwendig ist.
Bestehende Grossanlagen können leicht an das erfindungsgemässe Verfahren adaptiert werden.
Technisch stehen flüssige Metallbäder vor allem bei der Eisen-, und Stahlerzeugung in riesigen Mengen und extrem kostengünstig zur Verfügung. Weder der erzeugte Stahl noch das Abfallpro- dukt (Schlacke) werden durch die Zugabe geringer Mengen biogenen Materials nachteilig beein- flusst. Auch der zu erwartende negative Einfluss auf die Luftqualität ist minimal, da durch die extrem hohe Temperatur (bei der Stahlerzeugung: Minimum: 800 C, Maximum 1600 C, je nach Verfahren und räumlicher Anordnung des Messpunktes) im Hochofen eine sofortige und vollstän- dige Nachverbrennung der entstehenden Gase erfolgt.
Lediglich eine geringe Erhöhung der NOX Werte kann erfolgen, doch ist dies bei den geringen Zugabemengen (1 Abstich in einem Hochofen ergibt ca. 300 Tonnen Eisen, da ist die Zugabe von einigen Tonnen organischen Materials mit fast 90 % Wasser und ca. 1 % Stickstoff fast zu vernachlässigen) unerheblich.
Auch die gleichzeitige Entsorgung und Wiederverwertung von kontaminierten Behältern und Geräten aus Eisen oder Stahl ist möglich, da dieses Material mit aufgeschmolzen und damit recy- cliert und garantiert sterilisiert wird.
Die vorliegende Erfindung kann problemlos in ein Gesamtkonzept integriert werden, insbeson- dere in ein Notfallprogramm (wenn z. B. kurzfristig eine sehr hohe Anzahl von Tieren entsorgt wer- den muss), in dem erkrankte oder verdächtige Tiere in Stahlcontainern gesammelt und transpor- tiert werden. Am Bestimmungsort können sie mittels Ersticken in CO2 oder durch Giftspntzen getötet und danach mit oder ohne Container im Hochofen verbrannt werden. Kontaminierte Kunst- stoffe verbrennen bei diesem Verfahren ebenfalls; kontaminierte Stahlgeräte und -behälter werden beim Aufschmelzen gleichzeitig sicher dekontaminiert und können wiederverwendet (recycled) werden.
Die minimale Zeitdauer, die notwendig ist, um das zu entsorgende Material sicher zu dekonta- minieren und jegliches Infektionsrisiko sicher auszuschliessen, liegt im Bereich von wenigen Sekun- den (je nach Mengenverhältnis zwischen flüssigem Metall und zu entsorgendem Material). Jeden- falls reichen 10 Sekunden Behandlungsdauer mehr als aus, um im Einzelfall die Zerstörung der hitzeresistenten Erreger zu gewährleisten, selbst wenn das zu entsorgende Material und das Metall im (Trocken-) Gewichtsverhältnis von 1 :1 sogar darüber vorliegen sollten. In der Regel wird man jedoch das erfindungsgemässe Verfahren in den Routine-Hochofenprozess integrieren und somit weitaus längere Behandlungszeiten vorsehen.
Demgemäss betrifft eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ein Verfahren, bei welchem das Metallbad ein Eisen- oder Stahlbad ist. Hierbei kann das zu entsor- gende Material in bereits bestehende Eisen- und Stahl-erzeugende Anlagen eingebracht werden, wobei selbst grosse Mengen an eingebrachtem Material eine nur unwesentliche Vermehrung der entstehenden Schlacke verursachen. Darüber hinaus sind moderne Eisen- und Stahlerzeugungs- verfahren derart gut steuerbar, dass auch der Zusatz von erheblichen Mengen an organischem Material zu keinerlei Beeinträchtigung der Qualität des erzeugten Eisens oder des erzeugten Stahls führt.
<Desc/Clms Page number 3>
Bevorzugterweise ist daher das Metallbad Teil einer Anlage zur Eisen- oder Stahlerzeugung, insbesondere ein Sauerstoff-Aufblaskonverter, ein Sauerstoff-Durchblaskonverter, ein Elektrolicht- bogenofen oder ein Plasmaschmelzofen. Besonders bevorzugt sind dabei moderne Anlagen, die mit Verfahren betrieben werden, die nach 1945/1950 entwickelt wurden.
So ist das erfindungsgemässe Verfahren leicht in die derzeit gängigen Hüttenverfahren, wie z.B "Open Hearth"-Verfahren, Bessemer und Q-BOP-Verfahren, LD-AC-Verfahren (BOS (basic oxygen steelmaking) oder BOP (basic oxygen process), Elektrobogen-Verfahren, integrierbar. Weitere Beispiele finden sich in Lueger (Bd. 5) "Lexikon der Hüttentechnik" (1963), Deutsche Verlags- Anstalt GmbH, Stuttgart, Seiten 400-408; "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie" Band 22 (1982) Verlag Chemie GmbH, Weinheim, Seiten 1-17; "Dubbel Taschenbuch für den Maschi- nenbau" (1997), Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, Seiten E34ff., oder in den US-PSen 5,413,622,5,980,607, 5,989,307 und 6,126,717, insbesondere in der einleitenden Beschreibung des Standes der Technik in diesen PSen.
Wie erwähnt, soll die erfindungsgemässe Behandlung vorzugsweise zumindest für 10 s erfol- gen, insbesondere bei hohen Einträgen an zu dekontaminierendem Material. Gleichwohl können auch Behandlungsverfahren unter 10 s zu einem befriedigenden Ergebnis führen.
Als Behandlungstemperatur wird vorzugsweise die Temperatur gewählt, die im normalen Be- trieb des Metallbades verwendet wird. Bei Metallbädern, die zur Eisen- und Stahlerzeugung die- nen, erfolgt diese Behandlung demgemäss bevorzugterweise bei einer Temperatur von mehr als 500 C, insbesondere bei 800 C bis 1600 C. Bevorzugte Behandlungsparameter sind daneben eine Behandlung für zumindest 1 Minute, vorzugsweise zwischen 5 Minuten und 1 Stunde, bei 800 C bis 1600 C, insbesondere bei 1000 C bis 1200 C.
Obgleich nahezu beliebige Mengen an kontaminiertem Material im Rahmen des erfindungsge- mässen Verfahrens in das Metallbad eingebracht werden können, werden bevorzugte Gewichtsver- hältnisse zwischen Metall im Metallbad und zu entsorgendem Material derart gewählt, dass es zu keiner Beeinträchtigung der Qualität der zu erzeugendem Metalles kommt. Vorzugsweise beträgt daher die Menge an Material unter 10 Gew. -%, insbesondere unter 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Metalles, beträgt, wobei die Gew.-% vorzugsweise auf das Trockengewicht des einzubringenden Materials bezogen sind.
Besonders bevorzugt wird zwischen 1 und 0,01 Gew.-% Material, bezogen auf das Gesamtge- wicht des Metalles, eingebracht, weil hierbei die prozessualen Adaptationen des Metallerzeugungs- prozesses völlig vernachlässigbar sind.
Die Natur oder der Zustand des Materials, das mit hitzeresistenten Erregern infiziert ist oder für das ein Risiko hinsichtlich dieser Erreger besteht, ist für die erfindungsgemässe Einbringung in das Metallbad völlig unerheblich. Dabei kann das Material verpackt, flüssig, unzerkleinert, etc. sein, ohne dass dies zu besonderen Adaptationen der Metallbad-Anlage führen muss. Das infizierte Material wird daher vorzugsweise ohne Vorbehandlung in das Metallbad eingebracht. Bevorzugte Materialien sind demgemäss aufgrund ihrer praktischen Relevanz Schlachtabfälle, Tierkadaver oder Teile davon, insbesondere von Rindern, anderen landwirtschaftlichen Rohstoffen oder Abfällen (z. B. Futtermittel, landwirtschaftliche Produkte mit (Verdacht auf) Kontaminationen), Metallbehälter, Metallgeräte, Kunststoffe oder Mischungen (z.
B. als Verbundstoffe oder Verpackungsmaterialien für Tierkadaver) davon.
Vorzugsweise wird das Material in unzerkleinerter Form der erfindungsgemässen Behandlung unterzogen.
Bevorzugterweise wird das erfindungsgemässe Verfahren wie erwähnt während eines Metaller- zeugungsprozesses durchgeführt, so dass keine eigene Anlage errichtet oder speziell adaptiert werden muss.
Gemäss einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von (an sich bekannten) Metallbädern, insbesondere von Metallbädern einer Anlage zur Metallerzeugung, zur sicheren Entsorgung von Material, das mit hitzeresistenten Erregern kontaminiert ist oder für das ein Risiko einer Kontamination mit hitzeresistenten Erregern besteht.
Bevorzugterweise ist die Anlage zur Metallerzeugung eine Anlage zur Eisen- oder Stahlerzeu- gung. Derartige Anlagen sind in ausreichender Zahl vorhanden, so dass die regionale Entsorgung z. B. in Europa ohne weitere Engpässe durchgeführt werden kann. Diese Anlagen sind auch gross genug, um enorme Mengen an zu dekontaminierendem Material sicher und kostengünstig zu
<Desc/Clms Page number 4>
entsorgen.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele, auf die sie selbstverständlich nicht eingeschränkt ist, näher erläutert.
Beispiele :
Beispiel 1: TSE-Erreger
Zur Überprüfung des Konzeptes wurde in einem Labor-Muffelofen in einem Tiegel eine niedrig- schmelzende Eisenlegierung bei 1000 C aufgeschmolzen. In die flüssige Schmelze wurden nach- einander 3 Schädel von Mäusen, die klinisch an experimentell übertragenem Scrapie erkrankt waren und deren errechneter Gesamttiter bei 2 x 10 infektiösen Einheiten, entsprechend etwa 10 mg Prionenprotein lag, zugegeben. Zur Vermeidung von Verlusten durch Verspritzen wurde jeder Schädel mit Wachs an der Innenseite eines Tiegeldeckels befestigt und der Deckel auf den Tiegel gesetzt.
Das erkaltete Metall (15 Gramm) wurde fein vermählen und 3 x mit Wasser extrahiert, die ver- einigten wässerigen Extrakte (insgesamt 100 ml) durch Gefriertrocknung aufkonzentriert und in einem geringen Volumen (0,4 ml) PBS aufgenommen. Die Proteinbestimmung nach Bradford in 200 u1 Probe war negativ ; dasDetektionslimit des Tests lag bei etwa 1 ug/ml. Als extrem empfindli- che Methode wurde die andere Hälfte mittels "Dot Blot" untersucht, mit dem in der Kontrolle 0,01 ng Prionenprotein nachgewiesen werden konnten. Im Extrakt selbst konnte keinerlei Protein gefunden werden.
Dies bedeutet, dass die nachgewiesene Abreicherung ("clearance") mindestens 109 Infektions- einheiten beträgt. Es ist jedoch als sicher anzunehmen, dass noch wesentlich höhere "clearance" erzielbar ist - limitierend war bei diesen Versuchen nur das zur Verfügung stehende infektiöse Material, sowie die Nachweisverfahren.
Beispiel I 2: Sporen von B.subtilis
In einem ähnlichen Experiment wurden 1,3 x 108 Sporen von Bacillus subtilis var. niger, die auf Papierstreifen aufgebracht waren (Produkt SUN 08 der Firma Namsa, USA), dem flüssigen Metall- bad zugegeben. Das erkaltete Metall wurde wie oben vermählen und mit Wasser extrahiert.
Das Wasser wurde durch Gefriertrocknung entfernt und der Rückstand in steriler Nährlösung aufgenommen und bei 37 C inkubiert.
Die Inkubation ergab keinerlei Hinweise auf bakterielles Wachstum, somit den Beweis, dass alle Sporen abgetötet wurden. Die "Clearance" war demnach mindestens 108 und wahrscheinlich ebenfalls nur durch den Ausgangstiter des zur Verfügung stehenden Materials limitiert.
PATENTANSPRÜCHE :
1 Verfahren zur sicheren Entsorgung von Material, das mit hitzeresistenten Erregern konta- miniert ist oder für das ein Risiko einer Kontamination mit hitzeresistenten Erregern be- steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in ein Metallbad eingebracht wird und für eine Zeitdauer behandelt wird, die ausreicht, um die hitzeresistenten Erreger sicher zu zerstören.