DE10064064A1 - Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung

Info

Publication number
DE10064064A1
DE10064064A1 DE2000164064 DE10064064A DE10064064A1 DE 10064064 A1 DE10064064 A1 DE 10064064A1 DE 2000164064 DE2000164064 DE 2000164064 DE 10064064 A DE10064064 A DE 10064064A DE 10064064 A1 DE10064064 A1 DE 10064064A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
che
biocatalytic
processes
water
treated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2000164064
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Koehl
Franz Brucker
Volker Lieske
Heinz-Ulrich Neue
Kathrin Heinrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Helmholtz Zentrum fuer Umweltforschung GmbH UFZ filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE2000164064 priority Critical patent/DE10064064A1/de
Priority to EP01989600A priority patent/EP1351892A2/de
Priority to AU2002228009A priority patent/AU2002228009A1/en
Priority to PCT/EP2001/014872 priority patent/WO2002049969A2/de
Publication of DE10064064A1 publication Critical patent/DE10064064A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02—Preparation of oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/02—Biological treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02—Specific form of oxidant
    • C02F2305/023—Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in Stoffen. Das Verfahren beruht darauf, daß Wasser vor und/oder während des Prozeßablaufs mit Singulett-Sauerstoff aktiviert wird. Dabei kann es sich um das in dem Stoff enthaltene Wasser handeln oder um ein wäßriges Medium, das anschließend dem Stoff zugesetzt wird. Eine beispielhafte Verwendung dieses Verfahrens ist die Beschleunigung von biokatalytischen und/oder hormonellen Prozessen in Böden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in Stoffen, beispielsweise wäßrigen Medien. Das Verfahren beruht darauf, daß das in dem Stoff enthaltene Wasser mit Singulett-Sauerstoff aktiviert wird oder zunächst Wasser mit Singulett-Sauerstoff aktiviert wird und in einem weiteren Schritt der Stoff mit diesem aktivierten Wasser behandelt wird. Eine beispielhafte Verwendung dieses Verfahren sind biokatalytische und/oder hormonelle Prozessen in Bö­ den.
Aus der DE 198 55 881 ist ein Verfahren zur Aktivie­ rung von Wasser bekannt. Dieses Verfahren basiert auf der Anregung von z. B. Luftsauerstoff vom Triplett- in den Singulett-Zustand. Die auf diese Weise im Sauer­ stoff gespeicherte Energie kann in einem weiteren Schritt, z. B. indem der Sauerstoff in das Wasser ein­ geleitet wird, auf die Wassermoleküle übertragen wer­ den (Quenching). Wie aus der PCT/EP99/09488 bekannt ist, kommt es bei dieser Energieübertragung zu einer Veränderung der Struktur der Wasserstoffbrückenbin­ dungen, was anhand von Infrarotspektren an charakte­ ristischen Bandenverschiebungen gezeigt werden konn­ te. Eine Verwendung von aktiviertem Wässer (im fol­ genden als "AquaNovalis" bezeichnet) in biokatalyti­ schen Prozeßkreisläufen ist dagegen bis jetzt noch nicht bekannt.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Auf­ gabe, nun ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die gezielte Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse ermöglicht und in einfach zu praktizierender Weise umzusetzen ist.
Diese Aufgabe wird durch das gattungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Un­ teransprüche 2 bis 17 zeigen vorteilhafte Weiterbil­ dungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Die Ver­ wendungen des Verfahrens werden in den Ansprüchen 18 bis 39 gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß ei­ ne Aktivierung des in einem wäßrigen Medium enthalte­ nen Wassers mit Hilfe von Singulett-Sauerstöff durch­ geführt wird. So kann das Wasser in dem Medium unmit­ telbar behandelt werden, so daß die biokatalytischen oder hormonellen Prozesse in dem Medium beschleunigt werden. Zum anderen kann auch Wasser oder ein wäßri­ ges Medium behandelt und anschließend zu dem Stoff bzw. Material zugegeben werden, in dem die biokataly­ tischen bzw. hormonellen Prozesse beschleunigt werden sollen. Das so aktivierte Wasser wird im folgenden auch als "AquaNovalis" bezeichnet.
Der Singulett-Sauerstoff kann dabei in einem gasför­ migen, sauerstoffhaltigen Medium photochemisch er­ zeugt werden und für die anschließende Aktivierung in das wäßrige Medium eingeleitet werden. Auch eine Er­ zeugung unmittelbar in einem sauerstoffhaltigen, wäß­ rigen Medium ist möglich. Bevorzugt wird ein Photo­ sensibilisator in das gasförmige, sauerstoffhaltige Medium eingebracht, um eine sich anschließende Erzeu­ gung von Singulett-Sauerstoff durch Bestrahlung auf photochemischem Weg zu ermöglichen. Dieser Photosen­ sibilisator ist bevorzugt ausgewählt aus wasserunlös­ lichen Porphyrinen, Phthalocyaninen, Chlorinen, Te­ traphenylporphyrinen, Benzoporphyrin-Derivaten, Pur­ purinen, Pheophorbiden und deren Metallkomplexen. Be­ sonders bevorzugt ist die Verwendung von Kupfer(II)- Phthalocyanin, Rose Bengal und 5-Aminolävulinsäure als Photosensibilisator.
Die Bestrahlung zum Starten der photochemischen Reak­ tion kann dabei entweder durch künstliche Lichtquel­ len und/oder Sonneneinstrahlung durchgeführt werden.
Bevorzugt kann die Aktivierung des Wassers diskonti­ nuierlich in einstellbaren Zeitintervallen erfolgen. Ebenso ist es möglich, daß die Aktivierung des Was­ sers gleichzeitig mit den biokatalytischen und/oder hormonellen Prozessen erfolgt. Vorzugsweise werden die Biokatalysatoren und/oder Hormone vor der Umset­ zung mit dem Material mit AquaNovalis vorbehandelt. Die Dosierung des AquaNovalis hängt dabei von den je­ weiligen biokatalytischen und/oder hormonellen Pro­ zessen ab.
Das Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse kann auch in Böden durchgeführt. Hierbei sind vor allem Böden mit einem Tongehalt über 15 Masse-% bevorzugt. Dabei kann das Verfahren zur Einstellung des Redoxpotentials in Bö­ den über das Verhältnis zwischen unbehandeltem und aktiviertem Wasser (AquaNovalis) genutzt werden. Durch Zugabe von AquaNovalis kommt es dabei zu einer Erhöhung des Redoxpotentials.
Ebenso ist eine beschleunigte Nitrifikation bei Ver­ wendung des AquaNovalis in Böden zu beobachten. Die Verwendung des Verfahrens zur Anregung biokatalyti­ scher und/oder hormoneller Prozesse kann sich ebenso auf exogene wie endogene Enzyme enthaltende Materia­ lien erstrecken. So wird beispielsweise die Glukosi­ dase-, Laccase-, DMSO-Reduktase- und Dehydrogenase- Aktivität angeregt.
Weitere Verwendungsfelder des vorliegenden Verfahrens sind z. B. der Abbau von Kohlenwasserstoffen, die Ab­ fallbehandlung, die Altlastensanierung, die Verwen­ dung in Lebensmitteln sowie die Rohstoffgewinnung durch biokatalytische Prozesse, sowie generell alle biokatalytischen/hormonellen Prozesse, die in wäßri­ gen Medien ablaufen.
Anhand der folgenden Beispiele und Figuren soll das Verfahren näher erläutert werden, um weitere vorteil­ hafte Weiterbildungen aufzuzeigen, ohne das Verfahren dadurch einzuschränken.
Beispiel 1
Oxidations- und Reduktionsreaktionen im Boden bestim­ men maßgeblich die Verfügbarkeit von Nährstoffen für Pflanzen.
Von großer Bedeutung für die Intensität der Redukti­ onsprozesse ist der Gehalt des Bodens an organischer Substanz. Eine Überstauung des Bodens führt zum Ab­ sinken des Redoxpotentials. Stellt man dem überstau­ ten Boden wieder Sauerstoff zur Verfügung (wie in un­ serem Versuch geschehen) laufen die oben genannten Prozesse rückwärts ab. Durch den Anstieg des Redoxpo­ tentials laufen nun Oxidationsprozesse ab.
Zur Durchführung des Versuches wurde Löß-Schwarzerde vom Standort Bad Lauchstädt verwendet. Die Proben stammen aus dem rAxp-Horizont (0-30 cm) einer Ver­ suchsfläche, die jährlich mit 100 dt Stallmist ge­ düngt wird. Die Bodenart wurde als stark toniger Schluff beschrieben. Demnach setzt sich die Körnung dieses Horizontes aus ca. 21% Ton, ca. 68% Schluff und ca. 11% Sand zusammen. Der Gesamt-Kohlenstoff­ gehalt (Ct) des Bodens betrug 3,04%, der Gesamt- Stickstoffgehalt 0,26%. Der pH-Wert (CaCl2) beträgt 6,2.
Es wurden 200 g Boden in biogeochemischen Mikrokosmen in 2 l destilliertem Wasser gelöst und während der gesamten Versuchsdauer gerührt. Die Untersuchungen wurden unter Laborbedingungen in biogeochemische Mi­ krokosmen durchgeführt, da diese über geregelte Gas­ phasen-, pH-, Temperatur- und Eh-Bedingungen verfügen und eine Einstelluig quasi natürlicher Feldbedingun­ gen dieser Parametr erlauben. Das Redoxpotential dieser Bodensuspenion konnte durch Zugabe von Sauer­ stoff bzw. Stickstoff reguliert werden. Vor Versuchs­ beginn wurde mit Hilfe von Stickstoff (N2) ein Redox­ potential von 0 mV eingestellt.
Nach der Einregulierung des Redoxpotentials wurden jeweils zwei der vier Mikrokosmen kontinuierlich mit AquaNovalis befeuchtete Luft bzw. mit deionisiertem Wasserdampf befeuchtete Luft zugeführt.
Die Probenahme erfolgte einmal täglich über einen Zeitraum von zwei Wochen. Aus jedem Mikrokosmos wur­ den dabei je 30 ml Bodensuspension entnommen, zentri­ fugiert und filtriert. Die Bodenlösungen wurden an­ schließend am EPOS-Analyzer spektralphotometrisch auf ihren Gehalt an NH4 +, NO3 - und NO2 - untersucht. Das Re­ doxpotential sowie die Temperatur und der pH-Wert wurden alle 15 min online gemessen.
a) Redoxpotential
In den ersten Tagen nach Versuchsbeginn konnte ein relativ schneller Anstieg des Redoxpotentials beob­ achtet werden.
Das Redoxpotential in den Mikrokosmen, denen mit deionisiertem Wasser befeuchtete synthetische Luft zugefügt wurde, stieg in den ersten neun Tagen konti­ nuierlich an und erreichte bei ca. 550 mV einen Gleichgewichtszustand.
In der Variante, bei der AquaNovalis verwendet wurde, stieg das Redoxpotential deutlich schneller auf höhe­ re Eh-Werte um 600 mV an (Fig. 1).
Der Versuch zeigt, daß durch AquaNovalis ein höheres Redoxpotential bei Anwesenheit von Mikroorganismen bzw. deren Biokatalysatoren erreichbar ist. Hierdurch können biologische Umsetzungen beschleunigt werden.
b) Nitrifikation
Die Konzentration an Ammonium nimmt während der Ver­ suchsdauer stark ab. Die Variante mit AquaNovalis sinkt schneller ab als die andere Variante (Fig. 2).
Die Nitritkonzentration steigt bei beiden Varianten in den ersten Tagen nach Versuchsbeginn an, sinkt aber nach vier bzw. fünf Tagen und erreicht gegen Null tendierende Konzentrationen (Fig. 3). Die AquaNo­ valis-Variante zeigt in den ersten Tagen mehr als doppelt so hohe Konzentrationen wie die anderen bei­ den Varianten, weist dann aber ab dem vierten Tag ei­ nen wesentlich schnelleren Konzentrationsabfall auf.
Die Nitratkonzentration stieg während der gesamten Versuchsdauer in allen Varianten an. Die mit AquaNo­ valis belüftete Variante wies zu Versuchsbeginn die schnellste Konzentrationszunahme auf, zeigte aber ge­ gen Ende des Versuches Konzentrationen, die unterhalb der Nitratgehalte der anderen Variante liegt (Fig. 4).
Die Ammonium-, Nitrit- und Nitratkonzentrationsunter­ schiede zwischen mit AquaNovalis und normalen Wasser­ dampf durchlüftenden Mikrokosmen belegen die Be­ schleunigung der Nitrifikation durch AquaNovalis.
Beispiel 2
Die beta-Glykosidase stellt ein exogenes Enzym dar, welches dem Kohlenstoffkreislauf angehört und Kohlen­ hydrate mit beta-D-glukosidischer Bindung hydroli­ siert, in dem es die terminale beta-D-Glukose abspal­ tet. So wird mit Hilfe der beta-Glukosidase die Cel­ lulose über die Cellobiose bis hin zur Glukose zerlegt.
In jeweils 300 ml AquaNovalis bzw. deionisiertem Was­ ser wurden jeweils 3 mg beta Glukosidase gelöst. Im Teilversuch 1 (Fig. 5) wurden unmittelbar nach Zugabe des Enzyms sowie nach 3 h und 6 h Proben genommen und die beta-Glukosidaseaktivität nach HOFFMANN und DEDE­ KEN (1965) bestimmt. Im Teilversuch 2 (Fig. 6) wurden neben der beta-Glukosidase (Enzym, 3 mg/300 ml) noch 1,5 g Salicin als zuzügliche Energiequelle zugegeben und die beta-Glukosidaseaktivität unmittelbar nach Zugabe von Salicin und Enzym, nach 3 h und nach 6 h vermessen.
Unmittelbar nach der Aktivierung erfolgte die Zugabe des Enzyms (3 mg/300 ml). Nach 3 Tagen erfolgte die Zugabe des Salicins. Unmittelbar danach und 3 h und 6 h nach Salicinzugabe erfolgte die beta- Glukosidasebestimmung.
Sämtliche Versuche wurden in jeweils 8 Wiederholungen durchgeführt.
In Fig. 5 bleibt der Verlauf der Enzymaktivität in der Referenz (deionisiertes Wasser) während des Ver­ suchsverlaufes mit 748 µg Saligenin/ml/3 h am Ver­ suchsbeginn und 714 bzw. 774 nach 3 bzw. 6 h relativ konstant (leichte Zunahme um 3%).
In der Variante AquaNovalis kam es zu einer anfängli­ chen starken Erhöhung der Enzymaktivität auf 882 µg Saligenin/ml/3 h, was einer Erhöhung um 18% im Ver­ gleich zum deionisierten Wasser entspricht. Aufgrund einer fehlenden Energiequelle sinkt die beta- Glukosidaseaktivität dann im Versuchsverlauf auf 699 bzw. 634 µg Saligenin/ml/3 h ab. Im gesamten Versuchsverlauf kommt das einer Abnahme um 28% gleich.
In Fig. 6 nimmt bei der Referenz (deionisiertes Was­ ser) die Enzymaktivität während des Versuchsverlaufes von 376 µg Saligenin/ml/3 h auf 236 bzw. 183 µg Sali­ genin/ml/3 h ab. Dies entspricht einer Gesamtabnahme von 51%.
Die Variante AquaNovalis zeigte während des Versuchs­ verlaufes eine starke Erhöhung der Enzymaktivität (126% bei 0 h, 216% nach 3 h, 295% nach 6 h) im Vergleich zur Referenz. Im Versuchsverlauf kam es zu einer im Vergleich zur Variante AquaNovalis deutlich langsameren Kinetik der Abnahme der Enzymaktivität (851 µg Saligenin/ml/3 h nach 0 h, 747 µg Salige­ nin/ml/3 h nach 3 h, 723 µg Saligenin/ml/3 h nach 6 h). Die Abnahme während des Versuchsverlaufes be­ trug 15%.
Der Verlauf der Referenz in Fig. 7 mit deionisiertem Wasser ist identisch zur Fig. 6. Auch 3 Tage nach Her­ stellung zeigte AquaNovalis noch eine im Vergleich zum deionisiertem Wasser deutlich erhöhte Enzymakti­ vität (793 µg Saligenin/ml/3 h, 110% höhere Aktivi­ tät als deionisiertes Wasser), die dann allerdings nach 3 h und 6 h deutlich abnahm (530 µg Sali­ genin/ml/3 h nach 3 h und 362 µg Saligenin/ml/3 h nach 6 h) aber immer noch deutlich höher als die Variante deionisiertes Wasser (114% nach 3 h, 97% nach 6 h) lag. Die Gesamtabnahme der Enzymaktivität bei AquaNo­ valls betrug 54% während des Versuchsverlaufes.
Im Vergleich zur Originalbodenprobe zeigten alle Schlammvarianten einen deutlichen Rückgang der mikro­ biellen Biomasse. Von den Schlämmen zeigte die mit Luftsauerstoff behandelte und die nicht befeuchtete Variante ein gleiches Verhalten. In der mit befeuch­ tetem Singulettsauerstoff behandelten Variante wurde ein leichter aber nicht signifikanter Rückgang der mikrobiellen Biomasse verzeichnet (zu geringe Stich­ probenzahl für gesicherte Aussagt).
Im Vergleich zur Originalbodenprobe zeigten alle Schlammvarianten einen deutlichen Anstieg der be­ ta-Glukosidaseaktivität. Im Vergleich zur mit Luft­ sauerstoff behandelten Variante zeigte auch hier die mit nicht befeuchtetem Singulettsauerstoff behandelte Variante einen leichten (nicht signifikanten) Anstieg der beta-Glukosidaseaktivität. Deutlich ist dieser Effekt in der Variante mit befeuchtetem Singulettsau­ erstoff zu beobachten. Hier kommt es zu einer Erhö­ hung der beta-Glukosidaseaktivität um 40% im Ver­ gleich zum Originalboden bzw. 17% im Vergleich zur mit Luftsauerstoff behandelten Variante (der eigent­ lichen Null).
Beispiel 3
An den Schlämmen der Mikrokosmen wurden die Enzymak­ tivität von Zellulosezersetzern (beta-Glukosidase) und die mikrobielle Biomasse (DMSO-Reduktase) be­ stimmt (s. Fig. 8). Im Vergleich zur Originalboden­ probe zeigten alle Schlammvarianten einen deutlichen Rückgang der mikrobiellen Biomasse. Von den Schlämmen zeigte die mit Luftsauerstoff behandelte und die nicht befeuchtete Variante ein gleiches Verhalten. In der mit befeuchtetem Singulettsauerstoff behandelten Variante wurde ein leichter aber nicht signifikanter Rückgang der mikrobiellen Biomasse verzeichnet.
Fig. 9 zeigt den Verlauf der beta-Glukosidase­ aktivität in Abhängigkeit von der zugegebenen Sauerstoffart gemessen in Schlamm im Vergleich zur unbe­ handelten Bodenprobe. Im Vergleich zur Originalboden­ probe zeigten alle Schlammvarianten einen deutlichen Anstieg der beta-Glukosidaseaktivität. Im Vergleich zur mit Luftsauerstoff behandelten Variante zeigte auch hier die mit nicht befeuchtetem Singulettsauer­ stoff behandelte Variante einen leichten (nicht si­ gnifikanten) Anstieg der beta-Glukosidaseaktivität. Deutlich ist dieser Effekt in der Variante mit be­ feuchtetem Singulettsauerstoff zu beobachten. Hier kommt es zu einer Erhöhung der beta- Glukosidaseaktivität um 40% im Vergleich zum Origi­ nalboden bzw. 17% im Vergleich zur mit Luftsauerstoff behandleten Variante (der eigentlichen Null).

Claims (39)

1. Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in einem Stoff, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Stoff enthaltene Wasser mit Singulett-Sauerstoff vor oder während des Prozeßablaufs behandelt wird oder ein wäßriges Medium mit Singulett- Sauerstoff behandelt und der Stoff vor oder wäh­ rend des Prozeßablaufs mit dem so behandelten wäßrigen Medium behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Singulett-Sauerstoff in einem gas­ förmigen, sauerstoffhaltigen Medium photoche­ misch erzeugt wird und anschließend für die Ak­ tivierung in den Stoff oder das wäßrige Medium eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Photosensibilisator in das gasför­ mige, sauerstoffhaltige Medium eingebracht wird und durch Bestrahlung der Singulett-Sauerstoff photochemisch erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, dass der Photosensibilisator ausgewählt ist aus wasserunlöslichen Porphyrinen, Phthalocyani­ nen, Chlorinen, Tetraphenylporphyrinen, Benzo­ porphyrin-Derivaten, Purpurinen, Pheophorbiden und deren Metallkomplexen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, dass der Photosensibilisator ausgewählt ist aus Kupfer(II)-Phthalo-cyanin, Rose Bengal und 5-Aminolävulinsäure.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass für die Be­ strahlung künstliche Lichtquellen und/oder Son­ neneinstrahlung genutzt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivie­ rung des Wassers diskontinuierlich in einstell­ baren Zeitintervallen erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Stoffs bzw. des wäßrigen Mediums gleichzei­ tig mit den biokatalytischen und/oder hormonel­ len Prozessen erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Biokataly­ satoren und/oder Hormone mit behandeltem Wasser vorbehandelt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung des behandelten Wassers auf die biokatalytischen und/oder hormonellen Prozesse abgestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Boden- bzw. Substratfeuchte aktiviert wird, indem der Photo­ sensibilisator auf der Oberfläche eines licht­ leitenden Formkörpers in direktem Kontakt mit der Boden-Substratfeuchte aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Photosensibilisator, der auf oder in der Unterseite eines flächigen transparenten Trägers (Glas oder Polymer), der als Bodenabdeckung verwendet wird, aufgebracht ist, die Luftfeuchte bzw. Kondens­ wasser aktiviert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß als transparenter Träger ein wesentli­ cher Teil eines Gewächshauses verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photosensi­ bilisator, der auf oder in der Innenwand eines transparenten Bio-Reaktors aufgebracht ist, ver­ wendet wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photosensi­ bilisator, der auf der Innenwand einer transpa­ renten Wasserleitung aufgebracht ist, verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch Fluoreszenz­ farbstoffe in den transparenten Elementen die Spektralverteilung des transmittierten Lichts verändert wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Photosensi­ bilisator, der auf der Innenseite der Wand eines Bio-Reaktors oder auf einem Formkörper im Reak­ tor aufgebracht ist, verwendet wird.
18. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Anregung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in Böden oder Pflanzsubstraten, beispielsweise Nährlösungen.
19. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Anregung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in Böden mit einem Tongehalt über 15 Massen-%.
20. Verwendung nach Anspruch 18 oder 19 zur Einstel­ lung des Redoxpotentials in Böden.
21. Verwendung nach Anspruch 18 oder 19 zur Erhöhung des Redoxpotentials in Böden.
22. Verwendung nach einem der Ansprüche 18 bis 21 zur Beschleunigung der Nitrifikation in Böden.
23. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in exogene Enzyme enthaltenden Proben.
24. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse in endogene Enzyme enthaltenden Proben.
25. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Erhöhung der Glukosidaseaktivi­ tät.
26. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Erhöhung der Laccaseaktivität.
27. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Erhöhung der DMSO-Reduktase- Aktivität.
28. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Erhöhung der Dehydrogenase- Aktivität.
29. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Beschleunigung des Abbaus von Kohlenwasserstoffen, bei der Abfallbehandlung und Altlastensanierung.
30. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 in Lebensmitteln.
31. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 17 zur Rohstoffgewinnung durch bioka­ talytische Prozesse.
32. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 bei der Erzeugung oder Verarbeitung von Lebensmitteln und Vorprodukten (z. B. Hefen, Aromastoffen, Fermenten, Zucker).
33. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Beschleunigung von Gärprozessen.
34. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 bei der Erzeugung von Futtermitteln.
35. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 bei der Erzeugung und Verarbeitung von pharmazeutischen Produkten und Vorprodukten.
36. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 bis der Erzeugung von chemischen Produkten und Vorprodukten.
37. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 in der Bio-Technologie.
38. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 in der Land- und Forst­ wirtschaft.
39. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Beeinflussung von biokatalytischen und/oder hormonellen Prozessen in Lebewesen.
DE2000164064 2000-12-21 2000-12-21 Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung Withdrawn DE10064064A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000164064 DE10064064A1 (de) 2000-12-21 2000-12-21 Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung
EP01989600A EP1351892A2 (de) 2000-12-21 2001-12-17 Verfahren zur beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller prozesse und dessen verwendung
AU2002228009A AU2002228009A1 (en) 2000-12-21 2001-12-17 Method for accelerating biocatalytic and/or hormonal processes and use of the same
PCT/EP2001/014872 WO2002049969A2 (de) 2000-12-21 2001-12-17 Verfahren zur beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller prozesse und dessen verwendung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000164064 DE10064064A1 (de) 2000-12-21 2000-12-21 Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10064064A1 true DE10064064A1 (de) 2002-07-18

Family

ID=7668307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000164064 Withdrawn DE10064064A1 (de) 2000-12-21 2000-12-21 Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1351892A2 (de)
AU (1) AU2002228009A1 (de)
DE (1) DE10064064A1 (de)
WO (1) WO2002049969A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202009001015U1 (de) * 2009-01-28 2009-04-02 Melitta Haushaltsprodukte Gmbh & Co. Kg Tank
WO2024020197A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 The Children's Medical Center Corporation Gut microbiome bacteria and enzymes that metabolize dietary and medicinal plant small molecules to affect gut microbiome

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000032520A1 (de) * 1998-12-03 2000-06-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur aktivierung von wasser und verwendung derartig aktivierten wassers

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4137761A1 (de) * 1991-05-17 1992-11-19 Call Hans Peter Verfahren zur delignifizierung von lignocellulosehaltigem material, bleiche und behandlung von abwaessern mittels laccasen mit erweiteter wirksamkeit
IT1251640B (it) * 1991-10-28 1995-05-17 Ausimont Spa Processo per ossidare composti aromatici ed alifatici
JP3639875B2 (ja) * 1993-04-27 2005-04-20 株式会社ビスタ 活性酸素群で処理した植物生育調節剤、その製造方法及びその使用方法
JP3642434B2 (ja) * 1994-04-15 2005-04-27 株式会社ビスタ 植物用特殊活性水の使用方法
EP0717143A1 (de) * 1994-12-16 1996-06-19 Lignozym GmbH Mehrkomponentensystem zum Verändern, Abbau oder Bleichen von Lignin, ligninhaltigen Materialien oder ähnlichen Stoffen sowie Verfahren zu seiner Anwendung
DE19606081A1 (de) * 1996-02-19 1997-08-21 Schaffer Moshe Dr Med Verfahren zum Entkeimen von Wasser
DE19701961A1 (de) * 1997-02-22 1998-12-24 Adolf Dipl Chem Metz Automobil-Bio-Katalysator-Additiv Flüssig-Katalysator als Zugabe in den Kraftstoff zur regenerativen Erneuerung der Natur und Entsäuerung der Böden
DE19835457A1 (de) * 1998-08-05 2000-02-17 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur photoaktivierten Produktion von Singulett-Sauerstoff und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
AT408440B (de) * 1999-04-26 2001-11-26 Dsm Fine Chem Austria Gmbh Singlet sauerstoff oxidation von organischen substanzen
FR2798137A1 (fr) * 1999-09-07 2001-03-09 Bonneau Marguerite Gabr Calone Appareil generateur de radicaux chimiques oxygenes et ses applications industrielles

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000032520A1 (de) * 1998-12-03 2000-06-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur aktivierung von wasser und verwendung derartig aktivierten wassers

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biosis Abstract PREV 1976 62052162 *
Biosis Abstract PREV 1983 76006019 *
Biosis Abstract PREV 1986 82106784 *
Biosis Abstract PREV 1990 89050309 *
Biosis Abstract PREV 1992 94000505 *
Biosis Abstract PREV 1996 99185758 *
Biosis Abstract PREV 1999 00248643 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1351892A2 (de) 2003-10-15
WO2002049969A3 (de) 2003-01-30
AU2002228009A1 (en) 2002-07-01
WO2002049969A2 (de) 2002-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
da Costa et al. Metals biosorption by sodium alginate immobilized Chlorella homosphaera cells
EP0554255B1 (de) Vorrichtung zur beaufschlagung flüssiger medien mit gasförmigen stoffen
DE2757826C2 (de) Verfahren zur Durchführung von biochemischen Reaktionen mit Hilfe von Mikroorganismen
EP0983968A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von biologischen Abfällen
DE10056338B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines Mediums mit Mikroorganismen
DE2606660C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer wäßrigen Suspension von Bakterien
Gu et al. Efficient utilization of Iris pseudacorus biomass for nitrogen removal in constructed wetlands: combining alkali treatment
Hemati et al. Bioaugmentation of thermophilic lignocellulose degrading bacteria accelerate the composting process of lignocellulosic materials
DE2708909A1 (de) Verfahren zur herstellung von stoffen durch photometabolismus und vorrichtung zur durchfuehrung
EP2657212B1 (de) Verfahren zur aufbereitung von organischen abfallstoffen und komposten, insbesondere von gärresten aus biogasanlagen
DE10064064A1 (de) Verfahren zur Beschleunigung biokatalytischer und/oder hormoneller Prozesse und dessen Verwendung
Hu et al. Effects of magnesium-modified biochar on soil organic carbon mineralization in citrus orchard
CH687876A5 (de) Verfahren zur Erzeugung von Erde.
DE102006036821A1 (de) Nitrifizierungsinhibitor sowie diesen enthaltendes Bodenverbesserungsmittel und den Nitrifizierungsinhibitor enthaltendes Düngemittel
AT390783B (de) Verfahren zum abbau von lignin und/oder chlorierte organische verbindungen enthaltenden abwaessern durch weissfaeulepilze
CH667673A5 (en) Prodn. of fermentation broth with lignolytic activity - by growing fungi under nutrient limited conditions in stirred reactor and in presence of cell wall stabiliser
CN102303987A (zh) 一种有机营养肥的生产方法
Sakin et al. Evaluation of carbon dynamics of calcareous soils amended with biochar under the application of low-voltage electrical charge
DE19880157B4 (de) Verfahren zur Vorbereitung einer Mikroorganismenmischung zur Bindung von atmosphärischem Stickstoff, zur Erhöhung der Löslichkeit von Phosphorverbindungen und zur Zersetzung von Lebensmittelölsediment und die genannte Mischung
DE3912420C1 (en) Enhancement and stabilisation of waste water purificn. - using strain of Rhodopseudomonas with Chromatium and Pseudomonas Aeruginosa
DE3711598C2 (de)
CN106833673A (zh) 一种含有污泥的秸秆生物质炭土壤改良剂
EP1129206B1 (de) Gärungsreststoffaufschluss
Zalfiatri et al. Development of microalgae and agrobost mutualism symbiotic technology in the aerobic treatment of sago refinery wastewater
Saidy Carbon and nitrogen mineralisation in tropical peats: role of peat properties and management practices

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee