DE102004056302A1

DE102004056302A1 - Verfahren zur Behandlung von radioaktiv kontaminierten Stoffen

Info

Publication number: DE102004056302A1
Application number: DE200410056302
Authority: DE
Inventors: Christian Uphoff
Original assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Behandlung von radioaktiv kontaminierten Stoffen, wobei diese mit einer Mischung aus photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung beaufschlagt werden. Diese Mischung enthält vorzugsweise noch konjugierte Polymere (Halbleiter) und Nano-Composite-Materialien.

Description

Bei dem Atomunfall in Tschernobyl wurden erhebliche Mengen an Stoffen, Pflanzen etc. kontaminiert. Über die Nahrungsmittelkette gelangten diese kontaminierten Produkte auch in Lebensmittel, die aus dem Vertrieb herausgenommen wurden und als gesondert zu behandelnder Müll zwischengelagert werden. So existieren noch erhebliche vorkommen an radioaktiv kontaminiertem Milchpulver, das mit erheblichem Aufwand zwischengelagert wird, bis eine Lösung gefunden ist, entweder dieses Milchpulver aufzubereiten oder zu entsorgen.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem kontaminierte Stoffe behandlbar sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die kontaminierten Stoffe, beispielsweise Lebensmittel, Erdaushub etc. mit einer mikrobiologischen Zusammensetzung beaufschlagt, die einen Anteil an photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und einen Anteil an Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung aufweist. Es zeigte sich überraschender Weise, dass diese Mischung in der Lage ist, die radioaktiven Inahaltsstoffe in kürzester Zeit abzubauen.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Mischung noch kunjugierte Polymere.

Die Effektivität der Mischung lässt sich weiter optimieren, wenn dieser Nano-Composite-Materialien hinzugefügt werden.

Das Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft zur Aufbereitung von Milchpulver einsetzen. Prinzipiell ist die Anwendung jedoch bei allen organische Bestandteilen enthaltenden Stoffen (Feststoffen oder Fluiden) möglich.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Erfindungswesentlich ist, dass die mikrobiologische Mischung zwei Gruppen von Mikroorganismen enthält. Das Wechselspiel zwischen den photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und den Leuchtbakterien führt dazu, dass die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen durch die Leuchtbakterien zur Photosynthese angeregt werden. Die Mikroorganismen betreiben die Photosynthese mit Schwefelwasserstoff und Wasser als Edukt und setzen Schwefel bzw. Sauerstoff frei. Ferner können sie Stickstoff sowie Phosphat binden und organische sowie anorganische Materie abbauen.

Bevorzugt werden in der erfindungsgemäßen mikrobiologische Zusammensetzung photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen verwendet, die fakultativ phototroph sind. Phototroph fakultativ bedeutet, dass die Mikroorganismen sowohl unter anaeroben Bedingungen im Licht als auch unter aeroben Bedingungen im Dunklen wachsen können.

Zu den Photosynthesebakterien gehören gramnegative aerobe stabförmige und kreisförmige Bakterien sowie grampositive kreisförmige Bakterien. Diese können Endosporen aufweisen oder ohne Sporen vorhanden sein. Da zu zählen beispielsweise auch grampositive Aktinomyceten und verwandte Bakterien.

In diesem Zusammenhang können auch stickstoffbindende Organismen genannt werden. Dazu gehören beispielsweise Algen, wie Anabena Nostoc in Symbiose mit Azola. Des weiteren können Aktinomyceten, z.B. Frankia in Symbiose mit Erlen und Bakterien, wie Rhizobium in Symbiose mit Leguminosen, erwähnt werden.

Außerdem können auch aerobe Algen, Azotobacter, methanoxidierende Bakterien und Schwefelbakterien verwendet werden. Dazu zählen auch grüne Schwefelbakterien und braun-grüne Photosynthesebakterien. Hier können auch nicht violette Schwefelbakterien und violette Schwefelbakterien genannt werden.

Es ist bevorzugt, dass in der erfindungsgemäßen mikrobiologische Zusammensetzung als fakultativ phototrophe Mikroorganismen, Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillus-ähnliche Formen enthalten sind. Die vorgenannten fakultativ phototrophen Mikroorganismen können auch als Mischungen aus zwei oder mehr davon vorliegen. In einer ganz besonderen Ausführungsform liegen alle sechs genannten Mikroorganismen als Mischung vor.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, wird die Aufbereitung mit der erfindungsgemäßen mikrobiologischen Zusammensetzung durchgeführt. Jedoch kann die Photosynthese der photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen nur mit Hilfe einer Lichtquelle funktionieren. Das Licht, das die Photosynthese antreibt, stammt von den Leuchtbakterien, die als zweite essentielle Komponente in der mikrobiologischen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Diese Leuchtbakterien besitzen eine Leuchtkraft, d.h. sie sind in der Lage, Lichtquanten auszusenden. Es handelt sich hierbei um ein System, das enzymatisch abläuft. Als Beispiel kann hier das Luciferin-Luciferase-System genannt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungsgemäßen Mischung als Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea enthalten. Es ist auch möglich, eine Mischung aus mindestens zwei daraus zu wählen.

Zur Optimierung der erfindungsgemäßen mikrobiologischen Zusammensetzung können weitere Bestandteile darin enthalten sein. Vorzugsweise sind solche Nebenbestandteile Pflanzenextrakte, Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, andere Mikroorganismen wie oben. Die Nebenbestandteile können einzeln oder in Kombination in der erfindungsgemäßen mikrobiologischen Zusammensetzung vorliegen. Die Pflanzenextrakte können beispielsweise Spitzwegerich enthalten. Des Weiteren sind Nanostrukturen enthalten, wie sie in der DE 103 61 996 der Anmelderin beschrieben sind. Auch konjugierte Polymere gemäß der DE 101 49 477 A1 können hinzugefügt werden. Die Offenbarung der beiden vorgenannten Druckschriften gehört hinsichtlich der Zusammensetzung der Wirkstoffe zur vorliegenden Offenbarung.

Es hat sich herausgestellt, dass es günstig ist, Enzyme hinzuzufügen, wie beispielsweise Liparsen.

Als Spurenelemente kann jedes Spurenelement enthalten sein, das die Abwasserreinigung günstig beeinflußt. Hier können beispielsweise Natrium, Mangan, Kupfer, Bor, Zink, Eisen, Schwefel, Magnesium, Kalium, Calcium, Phosphat oder Mischungen daraus genannt werden.

Es kann auch jedes Polysaccharid zugesetzt werden, das für die Wirksamkeit der vorliegenden mikrobiologischen Zusammensetzung günstig ist. Hierzu zählen beispielsweise Roh- oder Zuckerrübenmelasse.

Als Alginderivate werden bevorzugt Alginate eingesetzt. Die Alginate dienen zur O₂-Produktion.

Als weitere Mikroorganismen kann jeder Mikroorganismus in Frage kommen, der eine positive Wirkung auf die erfindungsgemäße mikrobiologische Zusammensetzung ausübt. Bevorzugt werden Milchsäurebakterien eingesetzt. Es ist allerdings auch möglich, sogenannte Eukomycota zuzusetzen, wie beispielsweise Mastigomycotina, Zygomycotina, Basidiomycotina und/oder Deuteromycotina.

In der Regel weist die mikrobiologische Zusammensetzung einen pH-Wert im Bereich von 3,4 bis 4,2 auf. Ein bevorzugter pH-Wertbereich liegt zwischen 3,4 bis 3,8.

Als Nährlösung für die erfindungsgemäße mikrobiologische Zusammensetzung wird im allgemeinen eine Lösung verwendet, die dazu beiträgt, dass die darin enthaltenen Bestandteile, insbesondere die Mikroorganismen, ohne weiteres darin leben können. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Wechselwirkung der Photosynthesebakterien und der Leuchtbakterien vollständig zum Tragen kommt. Es hat sich erwiesen, dass eine biologische Nährlösung mit Melasse, insbesondere Rohzuckermelasse oder Zuckerrübenmelasse als Hauptbestandteil geeignet ist.

Die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und die Leuchtebakterien liegen in der erfindungsgemäßen mikrobiologischen Zusammensetzung normalerweise in einem Verhältnis von 1 : 10 bis 1 : 500 vor. Ein bevorzugtes Verhältnis ist 1 : 100.

Die kontaminierte Substanz, beispielsweise das Milchpulver wird mit der vorbeschriebenen Lösung beaufschlagt, in dem diese beispielsweise aufgesprüht, aufgestrichen oder dergleichen wird.

Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Radioaktivität soweit abgebaut, dass die zuvor kontaminierten Stoffe auf normale weise entsorgt werden können. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, ein bisher ungelöstes Problem mit minimalem Aufwand zu beseitigen, da die eingesetzten Stoffe sehr einfach und vergleichsweise billig produzierbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert einen Kostenaufwand, der um Größenordnungen geringer ist, als er bei der bisher gehandhabten Deponierung der kontaminierten Materialien anfällt.

Claims

Verfahren zur Behandlung von radioaktiv kontaminierten Stoffen, gekennzeichnet durch den Schritt Beaufschlagen des Stoffs mit einer Mischung aus photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Mischung konjugierte Polymere enthält.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Mischung Nano-Composite-Materialien enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der radioaktiv kontaminierte Stoff Milchpulver ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung als fakultativ phototrophe Mikroorganismen Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillus-ähnliche Formen sowie Mischungen aus zwei oder mehr daraus enthalten sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung als Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea oder Mischungen aus mindestens zwei daraus enthalten sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin als Nebenbestandteile Pflanzenextrakte, Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, andere Mikroorganismen, entweder einzeln oder in Kombination, enthält.