DE102022113966A1 - Biogene Behandlung von mineralischen Festkörpern - Google Patents

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Stephan Deckert
Frank Pape
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere Betonkörpern und/oder insbesondere in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, wobei das Verfahren auf einer biogen induzierten Säurekorrosion, insbesondere Schwefelsäurekorrosion, basiert. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendungen von säureproduzierenden Mikroorganismen für den Rückbau von zementgebundenen Festkörpern bzw. für die Rückgewinnung von werthaltigen Stoffen aus zementgebundenen Festkörpern bzw. ein diesbezügliches Verfahren zur Rückgewinnung.

Description

  • Das technische Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der Bautechnik, speziell im Bereich der Behandlung von vorwiegend zementgebundenen Fest- bzw. Betonkörpern, insbesondere von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, vorzugsweise zu Zwecken des Rückbaus.
  • Massive Baukörper oder Bauwerke, wie beispielsweise Bunker, Fundamente von Windkraftanlagen, Betonabschirmungen von Kernreaktoren, Industrieschornsteine, Kühltürme oder Brücken bzw. Fundamente von Brücken, bestehen in der Regel aus zementgebundenen Baustoffen, insbesondere Beton, und sind in Bezug auf den Rückbau oder Abbruch herausfordernd. Zum einen, weil diese Baukörper zumeist großvolumig sind und zum anderen, weil sie oftmals für das erforderliche Gerät schwer zugänglich oder auch kontaminiert sind.
  • Unter dem Rückbau (synonym auch als Abriss oder Abbruch bezeichnet) wird im Bauwesen das komplette oder teilweise Zerstören und Entsorgen von Bauwerken oder Baukörpern aller Art verstanden. Der Abriss selbst erfolgt bislang in der Regel durch mechanische Verfahren, wie Einreißen, Abtragen, Demontieren, Zerschlagen (Abrissbirne), oder den Einsatz von kontrollierten Sprengungen.
  • Bei größeren Bauten, wie z.B. Kühltürmen, Schornsteinen, mehrgeschossigen Gebäuden etc., wird die Sprengung bevorzugt, sofern es die örtlichen Gegebenheiten zulassen. Wenn nur Teilbereiche abgerissen werden sollen, kommen sanftere Abrissgeräte, wie Wandsägen, Meißel und Kernbohrgeräte, zum Einsatz.
  • Im Fall von kontaminierten Baukörpern, wie beispielsweise Betonabschirmungen von Kernreaktoren oder anderweitig schadstoffbelasteten Bauwerken, ist der Rückbau in besonderem Maße erschwert, da entsprechende Sicherheitsvorkehrungen für Mensch und Umwelt zu treffen sind.
  • Betonstrukturen werden in der Regel wegen ihres porösen Gefüges weit tiefer kontaminiert als Metalle. Die Kontamination kann bis zu einer Tiefe von einigen Zentimetern in den Baukörper eindringen. Bei der Dekontamination von Betonoberflächen müssen aufgrund der hohen Werkstoffstabilität grobe und aggressive Technologien eingesetzt werden. Bislang werden im Stand der Technik zur Abrasion der Betonschichten Betonfräse, Betonmeißel, Presslufthammer und thermische bzw. Strahleis- und Lasertechnologien eingesetzt.
  • Die vorgenannten Abrasionstechnologien ermöglichen es, Betonschichten auch an Wänden und Decken abzutragen. Für größere Flächen müssen schwere Maschinen eingesetzt werden, die die Verwendung von Manipulatoren oder anderen Vorrichtungen erfordern, damit das hohe Gewicht und die Rückstellkräfte kompensiert werden können. Fräsen ermöglichen den Einsatz fernhantierter Systeme. Neben rein manuell betriebenen Abrasionsverfahren werden auch ferngesteuerte und vollautomatisierte Technologien eingesetzt bzw. entwickelt.
  • Die bei einer Dekontamination freigesetzten Stäube und Aerosole sind oftmals hochgradig gesundheitsschädlich und machen den zusätzlichen Einsatz von Absaug- und Filtersystemen erforderlich, was mit entsprechend hohem technischem Aufwand verbunden ist.
  • Neben kontaminierten Baukörpern oder Bauwerken stellen auch schwer zugängliche Bauwerke bzw. Baukörper im Hinblick auf den Abriss eine besondere Herausforderung dar. Beispiele für schwer zugängliche Bauwerke sind unterirdisch angelegte Bauwerke, wie z. B. Bunker, oder tief ins Erdreich eingelassene Fundamente, z. B. von Windkraftanlagen oder Brücken. Aufgrund ihrer Lage sind derartige Bauwerke für das für den Abriss oder Rückbau notwendige schwere technische Gerät nur unter hohem technischem Aufwand zu erreichen, so dass der Rückbau zum einen in apparativer Hinsicht herausfordernd ist, darüber hinaus auch mit Risiken für die in den Rückbau involvierten Personen, insbesondere Geräteführer, verbunden ist.
  • Insgesamt sind daher die im Stand der Technik bekannten Möglichkeiten für den Rückbau von zementgebundenen Fest- bzw. Betonkörpern, insbesondere Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, insbesondere wenn diese schwer zugänglich, großvolumig und/oder kontaminiert sind, mit erheblichen Nachteilen und Risiken verbunden.
  • Von daher besteht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, den Rückbau bzw. Abbruch von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere Betonkörpern, zu erleichtern bzw. zu verbessern.
  • Insbesondere besteht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein Verfahren bereitzustellen, welches insbesondere für die Abrasion oder den Rückbau von schwer zugänglichen, kontaminierten und/oder großvolumigen zementgebundenen Festkörpern geeignet ist und die zuvor geschilderten Nachteile zumindest reduziert.
  • Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt - ein Verfahren zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere Betonkörpern und/oder insbesondere in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, vor,
    wobei der Festkörper vor Ort, insbesondere am Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort, zur Ausbildung eines Biofilms auf und/oder in dem Festkörper mit einer säureproduzierende Mikroorganismen enthaltenden wässrigen Lösung (Impfkultur) beimpft wird, wobei Mikroorganismen in einer Menge im Bereich von 1 × 104 bis 1 × 1012 CFU/cm2, bezogen auf die zu behandelnde Fläche des Festkörpers, auf und/oder in den Festkörper aufgetragen bzw. eingebracht werden, und
    wobei durch (i) eine gezielte Einstellung der Temperatur und/oder (ii) eine gezielte Zufuhr von Nährstoffen und/oder Substraten für die Mikroorganismen und/oder (iii) eine gezielte Einstellung der Feuchte im Bereich des Festkörpers wachstumsfördernde Milieubedingungen für die Mikroorganismen eingestellt werden.
  • Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, zementgebundene Festkörper, insbesondere Betonkörper bzw. Bauwerke, Gebäude, Bauwerkssteile, Baustoffkörper etc., mittels einer zielgerichteten, biogen erzeugten Säurekorrosion, insbesondere einer biogenen Beton- und/oder Zementkorrosion, zu behandeln, um einen vollständigen oder teilweisen Rückbau des Festkörpers zu erreichen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nachfolgend im Detail beschrieben. In diesem Zuge werden auch die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe weiterführend erläutert:
    • Unter dem Begriff „zementgebundener Festkörper“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise massive Baukörper, welche auf zementgebundenen Baustoffen bzw. Baustoffen mit Zement als Bindemittel (Zementbindemittel), wie z.B. Mörtel oder Beton, basieren bzw. diese enthalten, verstanden. Ergänzt oder ersetzt sein kann das Zementbindemittel bzw. der Zementanteil durch weitere Bindemittel, wie z.B. organische Polymere, Schwefel, Asphalt und/oder Kalk. Die Gesamtheit aller in dem Festkörper enthaltenen Bindemittel, d.h. das Zementbindemittel und die ggf. ergänzenden Bindemittel, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Gesamtbindemittel bezeichnet. Insbesondere können zementgebundene Festkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung aus Beton gebildet sein bzw. Beton als Baustoff aufweisen.
  • Die Behandlung des Festkörpers „vor Ort, insbesondere am Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort“ meint, dass der Festkörper an dem Ort, wo er erbaut, errichtet oder verwendet wurde, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor Durchführung des Verfahrens kein Transport des Festkörpers an einen anderen Ort bzw. Behandlungsort erfolgt. In Bezug auf konkrete Anwendungsfälle bedeutet dies, dass beispielsweise die Behandlung des Fundaments einer Windkraftanlage an genau dem Ort erfolgt, wo es ursprünglich ins Erdreich eingelassen wurde. Die Betonabschirmung eines Kernreaktors würde an der ursprünglichen Betriebs- oder Verwendungsstätte des Reaktors behandelt werden.
  • In besondere Maße geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren für eine lösende bzw. sprengende Behandlung, insbesondere zu Zwecken der Abtragung von Festkörperschichten oder zu Zwecken des vollständigen Rückbaus, von schwer zugänglichen, besonders großvolumigen und/oder chemisch, biologisch und/oder radioaktiv kontaminierten Festkörpern. Bei den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden Festkörpern kann es sich insbesondere um Bauwerke, Gebäude, Bauwerksteile und/oder Baustoffkörper handeln. Unter einem Baustoffkörper werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Reste oder Bruch von Bauwerken, Gebäuden oder Bauwerksteilen verstanden. Beispiele für schwer zugängliche und gegebenenfalls kontaminierte Bauwerke, für deren Behandlung sich das erfindungsgemäße Verfahren in besonderem Maße eignet, sind Bunker, in das Erdreich eingelassene Fundamente von Bauwerken, beispielsweise von Windkraftanlagen oder Brücken, radioaktive kontaminierte Betonabschirmungen von Reaktoren in Kernkraftwerken, Kühltürme oder Schornsteine.
  • Wie zuvor bereits ausgeführt, basiert die erfindungsgemäße Behandlung - ohne sich hierbei auf diese Theorie beschränken zu wollen - auf einer zielgerichteten biogenen Korrosion oder Abrasion, insbesondere einer Beton- bzw. Zementkorrosion, des Festkörpers, insbesondere des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels im Festkörper. Begleitend kann es jedoch auch mitunter zu einem Angriff, insbesondere einer Korrosion, weiterer Bestandteile des Festkörpers kommen, wie z.B. Zuschlagstoffen, wie Gesteinskörnungen und Fasern, oder Bewehrungseisen.
  • Unter einer Beton- bzw. Zementkorrosion werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung von der Oberfläche eines zementgebundenen Festkörpers, wie z.B. eines Betonkörpers, ausgehende Veränderungen insbesondere an dem zementbasierten Bindemittel (Zementbindemittel) oder Zementanteil im Festkörper verstanden. Eine Beton- bzw. Zementkorrosion kann insbesondere durch biologische, chemische und/oder witterungsbedingte Angriffe hervorgerufen werden. Von besonderer Bedeutung sind für das vorliegende Verfahren in erster Linie biologische und/oder chemische Angriffe insbesondere des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels durch die von den säureproduzierenden Mikroorganismen produzierten Säuren.
  • Bei chemischen und/oder biogenen Angriffen bzw. Behandlungen von zementgebundenen Festkörpern bzw. Betonkörpern, insbesondere einer Beton- und/oder Zementkorrosion, kann zwischen lösenden Angriffen („lösende Behandlung“) und sprengenden bzw. treibenden Angriffen („sprengende Behandlung“) unterschieden werden. Ergänzend kann bei chemischen und/oder biogenen Angriffen bzw. Behandlungen von Fest- bzw. Betonkörpern zudem eine Metallkorrosion, synonym auch als Bewehrungskorrosion bezeichnet, vorgesehen sein, und zwar dann, wenn Armierungs- bzw. Bewehrungseisen in den Fest- bzw. Betonkörper integriert sind.
  • Ohne sich hierbei auf diese Theorie beschränken zu wollen, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter der lösenden Behandlung ein Angriff insbesondere des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels in Anwesenheit von Feuchtigkeit bzw. Wasser durch anorganische und organische, vorzugsweise anorganische Säuren, verstanden. Sowohl anorganische Säuren, wie insbesondere Schwefelsäure, schweflige Säure, Salpetersäure bzw. salpetrige Säure, als auch organische Säuren, wie Milch-, Essig- bzw. Zitronensäure, reagieren dabei mit den Bestandteilen des Gesamtbindemittels unter Bildung unter anderem von löslichen Kalzium-, Aluminium- und Eisensalzen sowie Kieselgel.
  • Neben der lösenden Behandlung kann das erfindungsgemäße Verfahren auch eine sprengende bzw. treibende Behandlung umfassen. Ein sprengender Angriff, auch als „Sulfattreiben“ bezeichnet, wird insbesondere durch hohe Konzentrationen an Sulfat ausgelöst, welche zur Bildung von voluminösen Reaktionsprodukten mit hohem Kristallisationsdruck, insbesondere Ettringit und/oder Gips, führen. Aufgrund des Kristallisationsdrucks wird im Bereich der Ettringit- und/oder Gipsausblühungen eine Sprengwirkung erzeugt, welche mit einer weiterführenden Zerstörung des Festkörpers einhergeht.
  • Welche Säuren im Rahmen des vorliegenden Verfahrens zum Einsatz kommen, hängt maßgeblich von der Biozönose bzw. den säureproduzierenden Mikroorganismen in dem Biofilm auf dem Festkörper ab. Wie nachfolgend noch erläutert, wird die Ausbildung und Selektion der Mikroorganismen insbesondere über die Einstellung der Milieubedingungen gesteuert. Besonders bevorzugt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine biogene Korrosion auf Basis von Schwefelsäure bzw. durch die Bildung biogener Schwefelsäure. Nichtsdestotrotz ist auch eine Korrosion auf Basis von Salpetersäure bzw. organischen Säuren, wie Ameisensäure, Milchsäure, Zitronensäure und/oder Essigsäure denkbar. Auch können Kombinationen von verschiedenen Säuren vorgesehen sein.
  • Unter „säureproduzierenden Mikroorganismen“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Bakterien, Pilze, Archaebakterien und eukaryotische Einzeller, verstanden, deren Energiestoffwechsel mit einer Säurebildung einhergeht bzw. zur Bildung von Säuren führt. Bei den Säuren kann es sich um anorganische Säuren, insbesondere Schwefelsäure und/oder Salpetersäure, oder aber um organische Säuren, wie z. B. Ameisensäure, Zitronensäure, Milchsäure und/oder Essigsäure, handeln.
  • Insbesondere kann es sich bei den säureproduzierenden Mikroorganismen um schwefelsäureproduzierende Bakterien handeln. Schwefelsäureproduzierende Bakterien gehören insbesondere den Thiobakterien bzw. Schwefelbakterien (synonym auch als schwefeloxidierende Bakterien oder Sulfurikanten bezeichnet) an und sind in der Lage, Schwefelwasserstoff und andere reduzierte Schwefelverbindungen als Substrat bzw. Elektronendonator zu nutzen und zu Sulfat bzw. biogener Schwefelsäure zu oxidieren. Schwefelsäureproduzierende Mikroorganismen gehören beispielsweise den Gattungen Thiobacillus, Thiomonas, Acidithiobacillus, Sulfolobus und/oder Wolinella an.
  • Darüber hinaus ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass als säureproduzierende Mikroorganismen salpetersäureproduzierende Mikroorganismen eingesetzt werden. Salpetersäureproduzierende Mikroorganismen sind Ammoniakoxidanten und Nitritoxidanten, welche am Stickstoffkreislauf, insbesondere der Nitrifikation, beteiligt sind und in einer mehrstufigen Reaktion Stickstoffverbindungen, wie Ammoniak bzw. Ammoniumionen, zu Nitrit (salpetrige Säure) und Nitrat (Salpetersäure) oxidieren. Salpetersäureproduzierende Mikroorganismen bzw. Bakterien gehören insbesondere den Gattungen Nitrosomonas, Nitrosococcus und/oder Nitrosospira, Nitrobacter, Nitrospina und/oder Nitrococcus an.
  • Darüber hinaus können im Rahmen der vorliegenden Erfindung als säureproduzierende Mikroorganismen alle Mikroorganismen zum Einsatz kommen, deren Stoffwechsel durch den Abbau von organischen Substanzen, insbesondere Zuckern, Stärke oder Stärkederivaten, organische Säuren, wie z. B. Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure oder Zitronensäure, bildet. Milchsäure kann beispielsweise durch sogenannte Milchsäurebakterien bzw. Laktobakterien gebildet werden, welche Kohlenhydrate zu Milchsäure abbauen. Essigsäure kann unter anderem durch sogenannte acetogene Bakterien oder die Oxidation von Zuckern durch Bakterien der Gattung Acetobacter gebildet werden. Zitronensäure kann beispielsweise durch die Gärung oder Fermentation von organischen Stoffen durch Pilze der Gattung Aspergillus, insbesondere Aspergillus niger, gebildet werden.
  • Die vorgenannten Ausführungen im Hinblick auf mögliche Arten bzw. Gattungen von Bakterien oder Mikroorganismen, welche zur Produktion von anorganischen und/oder organischen Säuren fähig und für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, sind nicht abschließend, sondern lediglich beispielhaft zu verstehen.
  • Was weiterhin den Begriff „CFU“ bzw. Colony Forming Unit anbelangt, handelt es sich dabei um eine Größe, welche üblicherweise in der Mikrobiologie zur Quantifizierung von Mikroorganismen eingesetzt wird. Dabei wird die Lebendzellzahl von Mikroorganismen in einem Material mit Hilfe dem Fachmann an sich bekannter Kultivierungsmethoden bestimmt. Dabei wird meistens eine Probe des Materials, dessen Mikroorganismengehalt bestimmt werden soll, auf der Oberfläche eines selektiven Kulturmediums gleichmäßig und üblicherweise in starker Verdünnung verteilt, so dass die auf dem Kulturmedium ausgestrichenen Mikroorganismen vereinzelt und voneinander beabstandet vorliegen und durch Wachstum und Vermehrung sichtbare Kolonien ausbilden. Über die Anzahl der Kolonien kann unter Berücksichtigung der an der Probe vorgenommenen Verdünnung die Anzahl der ursprünglich in der Probe enthaltenen Mikroorganismen bestimmt werden.
  • Der Begriff „wachstumsfördernde Milieubedingungen für die Mikroorganismen“ meint im Rahmen der vorliegenden Erfindung die zielgerichtete Einstellung von Umgebungsbedingungen im Bereich des Festkörpers, welche mikrobielle Stoffwechselvorgänge und mikrobielles Wachstum erlauben. Insbesondere sollen durch die Einstellung wachstumsfördernder Milieubedingungen für die Mikroorganismen die Ausbildung eines stabilen Biofilms auf den Festkörpern und die Produktion von Säuren durch die Mikroorganismen ermöglicht werden.
  • Relevante Faktoren für die Milieubedingungen betreffen insbesondere die Einstellung einer geeigneten Temperatur, die Bereitstellung von Substraten und Nährstoffen für den mikrobiellen Stoffwechsel sowie die Einstellung einer feuchten Umgebung.
  • Die vorliegende Erfindung weist zahlreiche Vorteile und Besonderheiten auf, welche nachfolgend geschildert sind:
    • Das erfindungsgemäße Verfahren auf Basis einer biogenen Abrasion kann als Werkzeug zur Abrasion oder Abtragung von zentimeterdicken, großflächigen und großvolumigen Betonschichten genutzt werden, die auch kontaminiert, insbesondere radioaktiv kontaminiert, sein können.
  • Die automatisierte Anwendung und Überwachung eines beschleunigten Schädigungsmechanismus der biogenen Korrosion, insbesondere biogenen Schwefelsäurekorrosion, kann eine völlig neue Abrasionstechnologie eröffnen, die beim Rückbau von Betonbauwerken eingesetzt werden kann und zum Beispiel, im Fall einer radioaktiven Kontamination, die Strahlen- und Aerosolexposition von Arbeitskräften weitgehend verhindert.
  • Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis der chemischmikrobiellen Behandlung des Festkörpers wird die Oberfläche abgetragen, wobei die zersetzten Betonreste zu Boden fallen bzw. aufgeweicht werden. Anschließend können die Reste des Festkörpers automatisiert gesammelt und entsorgt werden.
  • Die biogene Abrasion stellt gegenüber dem Stand der Technik ein Verfahren dar, das lärm- und staubfrei arbeitet.
  • Das Verfahren ist zudem automatisierungsfähig und trägt zum Schutz von Umwelt und Arbeitskräften bei.
  • Dies vorausgeschickt, werden besonders bevorzugte Ausführungsformen und Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens nachfolgend im Detail erläutert:
    • Wie zuvor angeführt, kommt es durch die erfindungsgemäße Behandlung der Festkörper in erster Linie zu einem Angriff des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels durch die von den Mikroorganismen gebildete Säure. Daher kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Zementanteil bzw. das Gesamtbindemittel durch die von den Mikroorganismen produzierte mindestens eine Säure zumindest teilweise zersetzt bzw. umgesetzt und von der Festphase in eine flüssige, teigige und/oder pastöse Phase, insbesondere eine Suspension bzw. Aufschlämmung, umgewandelt wird. Unter dem Zementanteil des Festkörpers wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere der zementbasierte Anteil des Bindemittels bzw. Gesamtbindemittels verstanden, in welches Zuschlagstoffe, wie Gesteinskörnungen, Füllstoffe und/oder Fasern, oder Bewehrungseisen und dergleichen, eingebettet sind.
  • Darüber hinaus können durch die erfindungsgemäße Behandlung der Festkörper, insbesondere die Angriffe des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels, auch Bruchstücke aus dem Festkörper herausgelöst werden und zu Boden fallen.
  • Durch die Umsetzung bzw. Umwandlung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels der Festkörper kommt es erfindungsgemäß zu einem Oberflächen- bzw. Materialabtrag auf den behandelten Festkörpern.
  • Erfindungsgemäß kann es daher vorgesehen sein, den Material- bzw. Oberflächenabtrag zu bestimmen bzw. zu überwachen. Die Bestimmung des Material- bzw. Oberflächenabtrags erfolgt mit dem Fachmann grundsätzlich bekannten Verfahren oder Methoden. Die Auswahl geeigneter Messmethoden bestimmt sich insbesondere nach der Beschaffenheit, Form und Größe des zu behandelnden Festkörpers.
  • Eine erste geeignete Methode zur Bestimmung des Oberflächen- bzw. Materialabtrags gegenüber der Originaloberfläche ist die Verwendung eines mechanischen Messschiebers, wobei ausgehend von vorzugsweise mehreren Mess- bzw. Referenzpunkten der mittlere Oberflächen- bzw. Materialabtrag [in mm] berechnet wird. Darüber hinaus kann der mittlere Oberflächen- bzw. Materialabtrag [in mm] gegenüber der Originaloberfläche ausgehend von vorzugsweise mehreren Mess- bzw. Referenzpunkten mit Hilfe von dem Fachmann grundsätzlich bekannten Laser-Entfernungsmessern ermittelt werden.
  • Darüber hinaus ist es möglich, den Material- bzw. Oberflächenabtrag über die Bestimmung der Rauhigkeitsveränderung gegenüber der Oberfläche des Fest- bzw. Betonkörpers vor der Behandlung zu ermitteln, vorzugsweise gemäß der Norm EN ISO 25178. Für die Messung der Rauhigkeit sind insbesondere elektrooptische (Profil)Messverfahren geeignet.
  • In diesem Zusammenhang ist es kann es vorgesehen sein, dass die Behandlung so lange („Behandlungsdauer“) erfolgt, bis ein Oberflächen- bzw. Materialabtrag im gewünschten bzw. erforderlichen Umfang erreicht ist. Was den an dieser Stelle verwendeten Begriff „Behandlungsdauer“ anbelangt, so bezeichnet dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung den Zeitraum, in welchem die Milieubedingungen für die Mikroorganismen aufrechterhalten werden.
  • Der erforderliche Oberflächen- bzw. Materialabtrag kann sich zum Beispiel nach den Erfordernissen eines sich an die erfindungsgemäße Behandlung anschließenden, vorzugsweise vollständigen mechanischen Abbruchs bzw. Rückbaus des verbliebenen Fest- bzw. Betonkörpers richten. Bevorzugt wird dazu der erforderliche Material- bzw. Oberflächenabtrag gegenüber der Originaloberfläche spezifiziert.
  • Erfindungsgemäß kann es in diesem Zusammenhang insbesondere vorgesehen sein, dass die Behandlung so lange erfolgt, bis ein mittlerer Material- bzw. Oberflächenabtrag von mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, bevorzugt mindestens 15 mm, erreicht ist.
  • Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere einer flächigen Behandlung einer Betonoberfläche bzw. eines flächigen Angriffs einer Betonoberfläche, kann ein jährlicher Abtrag der Betonoberfläche von 2,5 mm bis 25 mm, insbesondere 5 mm bis 12,5 mm, erzielt werden. Bevorzugt wird der Abtrag mit Hilfe eines Laser-Entfernungsmessers ermittelt. Die vorgenannten Angaben in Bezug auf den jährlichen Abtrag beziehen sich auf einen Beton basierend auf Portlandzement CEM I sowie eine Einstellung der Milieubedingungen auf eine Umgebungstemperatur von 30 °C im Bereich der zu behandelnden Oberfläche, einen Substrateintrag von 100 ppm H2S und eine relative Feuchte von 99,5 %.
  • Als weiteres Maß für die Umwandlung bzw. die Umsetzung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels kann die Umsatztiefe herangezogen werden. Was den Begriff „Umsatztiefe“ anbelangt, bezieht sich dieser auf den Abstand [in cm] zwischen einer ersten Messebene an der Oberfläche des Festkörpers vor der Behandlung und einer zweiten Messebene durch den Festkörper am Ende der Behandlung, wobei zwischen der ersten und der zweiten Messebene eine zumindest im Wesentlichen vollständige Umwandlung des Zementanteils des Festkörpers bzw. des Gesamtbindemittelanteils des Festkörpers erreicht wird. Unter einer „zumindest im Wesentlichen vollständigen Umwandlung des Zementanteils“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Umwandlung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittelanteils zu mindestens 85 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels im Festkörper, verstanden.
  • Erfindungsgemäß kann es in diesem Zusammenhang daher vorgesehen sein, dass die Behandlung so lange erfolgt, bis eine Umsatztiefe von mindestens 0,5 cm, insbesondere mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 3 cm, bevorzugt mindestens 5 cm, erreicht ist.
  • Was das Umwandlungsprodukt, insbesondere die flüssige, teigige und/oder pastöse Phase bzw. die Suspension bzw. Aufschlämmung, anbelangt, kann dieses insbesondere (i) Wasser, (ii) Produkte aus der Reaktion der mindestens einen Säure mit dem Zementanteil bzw. Gesamtbindemittel des Festkörpers, vorzugsweise Kalzium-, Aluminium- und/oder Eisensalze und/oder Kieselgel, und/oder (iii) ggf. teilzersetzte Zuschlagstoffe, insbesondere Gesteinskörnungen und/oder Fasern, enthalten.
  • Im Hinblick auf eine Verbesserung der Verfahrenseffizienz kann es erfindungsgemäß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Oberfläche des Festkörpers vor dem Beimpfen mechanisch vergrößert wird.
  • Diesbezüglich hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in den Festkörper vor dem Beimpfen Bohrungen, Einkerbungen und/oder Vertiefungen eingebracht werden und, vorzugsweise, eine Beimpfung zumindest auch direkt in den Bereich der Bohrungen, Einkerbungen und/oder Vertiefungen erfolgt. Eine Vergrößerung der Oberfläche durch Bohrungen, Einkerbungen und Vertiefungen bietet nicht nur eine insgesamt größere Ausbreitungsfläche für den Biofilm, sondern ermöglicht auch lösende bzw. sprengende Behandlungen bzw. Angriffe im Inneren des Festkörpers, so dass insgesamt ein höherer Umwandlungs- bzw. Zerstörungsgrad und damit ein beschleunigter Rückbau bzw. eine schnellere Abrasion oder Abtragung erreicht werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es auch vorgesehen sein, dass der Festkörper vor dem Beimpfen einer mechanischen Zerkleinerung, vorzugsweise durch Sprengung, Bohren, Schlagzerkleinerung, Schneidzerkleinerung, Druckzerkleinerung und/oder Prallzerkleinerung, unterzogen wird. Auch diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil einer verbesserten Verfahrenseffizienz durch eine Vergrößerung der beimpfbaren Oberfläche verbunden. Darüber hinaus kann ein mechanisch bereits zerkleinerter zu behandelnder Festkörper auch einfacher in der nachfolgenden Handhabung zu Zwecken der Behandlung sein.
  • Weiterhin hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn der Festkörper, insbesondere die zu beimpfende Oberfläche des Festkörpers, vor dem Beimpfen getrocknet und/oder angeraut wird. Durch eine Trocknung oder ein Anrauen des Festkörpers vor dem Beimpfen kann die Aufnahmekapazität des Festkörpers, insbesondere der Oberfläche des Festkörpers, für die Impflösung, die Nährstoff- bzw. Substratzufuhr und Feuchtigkeit verbessert werden, da die Kapillarwirkung der Poren des in der Regel porösen Festkörpers verstärkt wird.
  • Was zudem den Verfahrensschritt des Beimpfens anbelangt, erfolgt dieser vorzugsweise durch Besprühen, Beregnen und/oder Tränken des Festkörpers mit der Impfkultur.
  • Unter einem Besprühen des Festkörpers wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Feinverteilung von Flüssigkeiten im Bereich des Festkörpers oder auf dem Festkörper verstanden, insbesondere mit Tropfengrößen der Flüssigkeit von weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm, weiter vorzugsweise weniger als 1,0 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,5 mm. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform meint Besprühen den Auftrag von feinstverteilten Tropfen einer Flüssigkeit in Form von Sprühnebel.
  • Unter einem Beregnen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Tropfbenetzung des Festkörpers mit Tropfengrößen im Bereich von mindestens 2 mm und höchstens 7 mm, insbesondere von mindestens 2 mm und höchstens 5 mm, verstanden.
  • Unter einem Tränken wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Eintauchen des Festkörpers in Flüssigkeiten und gegebenenfalls ein nachfolgendes Einziehenlassen oder Einwirkenlassen der Flüssigkeit verstanden.
  • Die obigen Definitionen der Begriffe „Besprühen“, „Beregnen“ und „Tränken“ gelten auch für den Auf- bzw. Eintrag aller weiteren, im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommenden Lösungen, insbesondere für die nachfolgend noch beschriebene Substratlösung oder Nährlösung.
  • Was den Vorgang des Beimpfens weiterhin anbelangt, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, als Impfkultur eine Reinkultur oder eine Mischkultur säureproduzierender Mikroorganismen einzusetzen. Erfindungsgemäß wird mit der Impfkultur die Grundlage für die Ausbildung des Biofilms geschaffen. Durch die nachfolgende Einstellung der Milieubedingungen, welche nachfolgend noch erläutert werden, kann gewährleistet werden, dass ausgehend von den in der Impfkultur enthaltenen Mikroorganismen die gewünschte Biozönose bzw. der gewünschte Biofilm ausgebildet und aufrechterhalten wird.
  • Was die Impfkultur im Speziellen anbelangt, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Impfkultur (i) schwefelsäureproduzierende Mikroorganismen, vorzugsweise Schwefeloxidierer, wie Thiobakterien, und/oder (ii) salpetersäureproduzierende Mikroorganismen und/oder (iii) organische Säuren produzierende Mikroorganismen, insbesondere Essigsäure, Milchsäure und/oder Zitronensäure produzierende Mikroorganismen, aufweist.
  • Unter schwefelsäureproduzierenden Mikroorganismen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere sogenannte Thiobakterien verstanden, welche reduzierte bzw. teilreduzierte Schwefelverbindungen, wie Schwefelwasserstoff oder Thiosulfat, insbesondere zu Sulfat bzw. biogener Schwefelsäure oxidieren können. Schwefelsäureproduzierende Mikroorganismen gehören vorzugsweise den Gattungen Thiobacillus, Thiomonas, Acidithiobacillus, Sulfolobus und Wolinella, besonders bevorzugt Thiobacillus, Thiomonas und/oder Acidithiobacillus, an.
  • Unter salpetersäureproduzierenden Mikroorganismen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere sogenannte Salpeterbakterien bzw. Nitrifikanten verstanden, welche am Stickstoffkreislauf beteiligt sind und die Umsetzung, insbesondere Oxidation, von reduzierten oder teilreduzierten Stickstoffverbindungen, wie Ammoniak oder Ammonium-Ionen, zu Nitrat oder Nitrit katalysieren. Salpetersäureproduzierende Mikroorganismen bzw. Bakterien können beispielsweise den Gattungen Nitrosomonas, Nitrosococcus und/oder Nitrosospira, Nitrobacter, Nitrospira und/oder Nitrococcus angehören.
  • Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Impfkultur schwefelsäureproduzierende Mikroorganismen, vorzugsweise Schwefeloxidierer und/oder Thiobakterien, aufweist bzw. wenn als säureproduzierende Mikroorganismen Schwefeloxidierer bzw. Thiobakterien eingesetzt werden.
  • Der Einsatz von schwefelsäureproduzierenden Mikroorganismen ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft: Zum einen handelt es sich bei der von den Mikroorganismen produzierten Schwefelsäure um eine sehr starke Säure, welche zu einer verhältnismäßig schnellen Umwandlung bzw. Umsetzung des Zementanteils der Festkörper führt. Zum anderen bewirkt die durch die schwefelsäureproduzierenden Mikroorganismen erzeugte hohe Säurefracht einen Selektionsdruck auf andere, nicht säuretolerante und im Biofilm unerwünschte Mikroorganismen.
  • Im Hinblick auf die Ausbildung des Biofilms hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn beim Beimpfen Mikroorganismen in einer Menge im Bereich von 1 × 104 bis 1 × 1010 CFU/cm2, vorzugsweise im Bereich von 1 × 105 bis 1 × 108 CFU/cm2, bezogen auf die zu behandelnde Fläche des Festkörpers, auf und/oder in den Festkörper aufgetragen werden.
  • Das Animpfen kann einmalig oder mehrmals durchgeführt werden. Im Hinblick auf mehrmaliges Beimpfen kann es vorgesehen sein, dass dieses in einem zeitlichen Abstand von 5 Stunden bis 15 Tagen, insbesondere 1 bis 14 Tagen, vorzugsweise 2 bis 12 Tagen, bevorzugt 3 bis 10 Tagen, besonders bevorzugt 4 bis 8 Tagen, wiederholt wird. Die Häufigkeit des Beimpfens und der zeitliche Abstand werden jeweils an die Bedingungen vor Ort vom Fachmann angepasst.
  • Um einerseits gute Milieubedingungen für die Mikroorganismen und darüber hinaus geeignete Reaktionsbedingungen für die lösende bzw. sprengende Behandlung des Festkörpers, insbesondere des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels des Festkörpers, zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die relative Feuchte bzw. Luftfeuchtigkeit im Umgebungsbereich des Festkörpers mittels einer Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingestellt wird. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Umgebungsbereich auf eine relative Feuchte, insbesondere eine relative Luftfeuchtigkeit, von mindestens 50 %, insbesondere mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 % (kondensierend), eingestellt wird.
  • Im Hinblick auf die Einstellung der relativen Feuchte bzw. Luftfeuchtigkeit hat sich insbesondere der Eintrag von Wasserdampf als zweckmäßig erwiesen. Dazu werden übliche Sprüheinrichtungen oder Sprühlanzen eingesetzt und entsprechend der Geometrie des Festkörpers positioniert und/oder angeordnet. Die Positionierung oder Anordnung erfolgt vorzugsweise derart, dass insbesondere alle beimpften Bereiche des zu behandelnden Festkörpers ausreichend mit Feuchtigkeit, insbesondere Wasserdampf, versorgt werden.
  • Im Hinblick auf die Milieu- und Reaktionsbedingungen kann es weiterhin vorgesehen sein, dass die Temperatur im Umgebungsbereich des Festkörpers mittels einer Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingestellt wird.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn der Umgebungsbereich des Festkörpers auf eine Temperatur von weniger als 20 °C oder aber eine Temperatur im Bereich von 20 bis 40 °C oder aber eine Temperatur von größer 40 °C eingestellt wird. Vorzugsweise wird die Temperatur bzw. der Temperaturbereich an die eingesetzte Mikrobiologie bzw. die eingesetzten Mikroorganismen angepasst.
  • Die Einstellung der Temperatur kann insbesondere durch die Zufuhr von Wärme, insbesondere auf Basis eines Eintrags von Heiz- und/oder Warmluft, erfolgen. Gleichermaßen kann es vorgesehen sein, zur Einstellung der Temperatur Abwärme aus anderweitigen Prozessen zu nutzen.
  • Weiterhin kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der pH-Wert auf der zu behandelnden Oberfläche des Festkörpers mittels einer Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert wird. Insbesondere kann es in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die zu behandelnde Oberfläche auf ein saures Milieu eingestellt wird, insbesondere auf einen pH-Wert im Bereich von 1,0 bis 4,0, vorzugsweise 1,5 bis 3,0. Ein saures Milieu auf der Oberfläche des zu behandelnden Festkörpers verbessert nicht nur die Umwandlung des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels des Festkörpers, sondern verhindert auch, dass der Biofilm von anderen, im Biofilm nicht erwünschten Mikroorganismen überwachsen wird.
  • Was die Milieubedingungen bzw. Wachstumsbedingungen und darüber hinaus Selektionsbedingungen für die Mikroorganismen weiterhin anbelangt, ist es bevorzugt, wenn das Substrat für die säureproduzierenden Mikroorganismen ausgewählt ist aus (i) reduzierten und/oder teilreduzierten Schwefelverbindungen, insbesondere wasserlöslichen oder gasförmigen reduzierten oder teilreduzierten Schwefelverbindungen, bevorzugt H2S und/oder Thiosulfaten, und/oder (ii) Stickstoffverbindungen, insbesondere wasserlöslichen Stickstoffverbindungen, vorzugsweise Ammoniak, Harnstoff und/oder Ammoniumsalzen, und/oder (iii) Kohlenstoffverbindungen, insbesondere Stärke und/oder Stärkederivaten.
  • Unter dem Begriff „Substrat“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Elektronendonatoren und/oder Kohlenstoffquellen für den mikrobiellen Stoffwechsel verstanden.
  • Das im Rahmen des Verfahrens zum Einsatz kommende Substrat wird auf die eingesetzten säureproduzierenden Mikroorganismen im gewünschten Biofilm des Festkörpers abgestimmt bzw. fördert das Wachstum bzw. die Selektion der gewünschten Biozönose. Für Schwefelsäure produzierende Organismen werden vorzugsweise Schwefelverbindungen als Substrat eingesetzt. Soll die Behandlung mit Salpetersäure erfolgen, ist der Einsatz von Stickstoffverbindungen bevorzugt.
  • Sollen Mikroorganismen, welche organische Säure, wie z. B. Ameisensäure, Zitronensäure, Milchsäure oder Essigsäure, produzieren, im Biofilm angesiedelt werden, werden als Substrate Kohlenstoffverbindungen eingesetzt.
  • Was das Substrat weiterhin anbelangt, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Substrat gasförmig und/oder als wässrige Lösung (Substratlösung) auf und/oder in den Festkörper aufgetragen wird.
  • Im Hinblick auf gasförmiges Substrat hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn dieses, insbesondere in Form von H2S, in einer Konzentration im Bereich von 1 bis 3.000 ppm, insbesondere 2 bis 2.000 ppm, vorzugsweise 3 bis 1.000 ppm, bevorzugt 5 bis 500 ppm, besonders bevorzugt 10 bis 150 ppm in den Umgebungsbereich des Festkörpers geleitet wird.
  • Im Hinblick auf eine flüssige Substratlösung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Substratlösung durch Besprühen, Beregnen oder Tränken auf und/oder in den Festkörper aufgebracht wird.
  • Um die Milieubedingungen für die Mikroorganismen weiterführend zu verbessern, kann es vorgesehen sein, dass neben dem Substrat noch weitere Nährstoffe für die Mikroorganismen im Biofilm eingesetzt werden.
  • Diesbezüglich ist es bevorzugt, wenn Nährstoffe für die säureproduzierenden Mikroorganismen als wässrige Lösung (Nährlösung) auf und/oder in den Feststoff aufgebracht werden, insbesondere wobei die Nährlösung durch Besprühen, Beregnen und/oder Tränken auf und/oder in den Festkörper aufgebracht werden kann.
  • Was die Nährstoffe im Speziellen anbelangt, so sind diese vorzugsweise ausgewählt aus (i) mindestens einer Stickstoffquelle und/oder (ii) mindestens einer Phosphatquelle und/oder (iii) mindestens einer Kaliumquelle und/oder (iv) Spurenelementen, insbesondere Bor, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän und/oder Zink.
  • Wie eingangs bereits ausgeführt, wird das erfindungsgemäße Verfahren am Aufstellungs- bzw. Errichtungsort oder Herstellungs- oder Verwendungsort des zu behandelnden Festkörpers durchgeführt.
  • In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Verfahren bei Umgebungs- bzw. Atmosphärenbedingungen, insbesondere ohne Schutz vor Witterungs- und/oder Umwelteinflüssen, durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Festkörper während der Behandlung sämtlichen Witterungs- oder Umwelteinflüssen, wie Regen, Frost, Sonneneinstrahlung und Wind, ausgesetzt ist.
  • Um die Festkörper anzuimpfen, geeignete Milieubedingungen für die Mikroorganismen und darüber hinaus auch geeignete Reaktionsbedingungen für die lösende bzw. sprengende Behandlung des Festkörpers einzustellen, ist es bevorzugt, wenn der Auftrag der Impfkultur und/oder der Nährstoffe und/oder des Substrats auf und/oder in den Festkörper und/oder die zielgerichtete Einstellung der Feuchte im Umgebungsbereich des Festkörpers durch Beregnen und/oder Tränken, insbesondere Beregnen, des Festkörpers erfolgt. In diesem Zusammenhang kann es sowohl vorgesehen sein, dass der Auftrag von Impfkultur, Nährstoffen, Substrat und/oder Feuchtigkeit gemeinsam erfolgt. Gleichermaßen kann ein getrennter Auftrag vorgesehen sein.
  • Um die Einstellung der Milieu- und Reaktionsbedingungen weiterführend zu verbessern, ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch vorgesehen, dass der Festkörper zum Schutz vor Umwelt- und Witterungseinflüssen vor oder nach dem Beimpfen, vorzugsweise vor dem Beimpfen, vollständig oder abschnittsweise, insbesondere im Bereich der zu behandelnden Fläche des Festkörpers, mit einer Überdachung, Abdeckung oder Einhausung versehen wird.
  • Durch den Einsatz einer Überdachung, Abdeckung oder Einhausung können die Milieu- und Reaktionsbedingungen für die Mikroorganismen und die lösende bzw. sprengende Behandlung noch zielgerichteter eingestellt werden. Insbesondere können den Milieu- und Reaktionsbedingungen und damit auch der Verfahrenseffizienz abträgliche Witterungseinflüsse, wie z. B. Regen, Hitze, Trockenheit oder Kälte, verringert bzw. gänzlich ausgeschlossen werden.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn als Überdachung, Abdeckung oder Einhausung ein zumindest im Wesentlichen gas- und/oder wasserdampfundurchlässiges Material eingesetzt wird, vorzugsweise eine gas- und/oder wasserdampfundurchlässige Folie.
  • Bei dem Einsatz von Folie als Überdachung, Abdeckung oder Einhausung handelt es sich um eine besonders praktikable, verhältnismäßig kostengünstige und flexible technische Lösung und damit bevorzugte Ausführungsform. Nichtsdestotrotz sind selbstverständlich auch alternative Lösungen gleichermaßen möglich. Entscheidend ist in erster Linie, dass die gewünschte Abschirmung des Festkörpers vor Umwelt- und Witterungseinflüssen erzielt wird.
  • Im Hinblick auf eine besondere Ausführungsform, welche insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn der Festkörper vor dem Beimpfen einer mechanischen Zerkleinerung unterzogen wurde, kann es vorgesehen sein, dass der vorzugsweise zerkleinerte Festkörper, vorzugsweise eine lose Schüttung des zerkleinerten Festkörpers, mit einer Abdeckung, insbesondere einer gas- und/oder wasserdampfundurchlässigen Folie, abgedeckt wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Bereich unter der Abdeckung für Sprüheinrichtungen und/oder Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtungen zugänglich ist. Mit anderen Worten ist es gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt, eine Schüttung des zerkleinerten Festkörpers mit einer Folie zu überspannen, um einen Witterungs- und Austrocknungsschutz zu gewährleisten und gleichzeitig geeignete Milieubedingungen einstellen zu können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Festkörper als solcher, d. h. in nicht zerkleinerter Form, in seiner Gesamtheit oder abschnittsweise mit einer Überdachung, Abdeckung oder Einhausung versehen wird. Diesbezüglich ist es bevorzugt, wenn die Überdachung, Abdeckung oder Einhausung, insbesondere die Einhausung, derart angebracht und/oder angeordnet wird, dass ein Zwischenraum zwischen Einhausung und Oberfläche des Festkörpers gebildet wird. Auch hier sollte der Zwischenraum für Sprüheinrichtungen und/oder Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtungen zugänglich sein.
  • Um eine zielgerichtete Einstellung der Milieubedingungen bzw. Reaktionsbedingungen zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn der Zwischenraum eine Tiefe von mindestens 0,5 cm, insbesondere mindestens 1 cm, bevorzugt mindestens 2,5 cm, besonders bevorzugt mindestens 5 cm, aufweist. Gleichermaßen kann der Zwischenraum eine Tiefe von höchstens 1 m, insbesondere höchstens 50 cm, vorzugsweise mindestens 40 cm, bevorzugt höchstens 30 cm, besonders bevorzugt höchstens 20 cm, aufweisen. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Überdachung, Abdeckung oder Einhausung an die äußere Geometrie des Festkörpers angepasst wird.
  • In diesem Zusammenhang wird unter dem Begriff „Tiefe“ der Abstand zwischen der Oberfläche des Festkörpers und der den Festkörper umgebenden Folie verstanden.
  • Im Hinblick auf diese Ausführungsform ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Impfkultur und/oder die Nährstoffe und/oder das Substrat und/oder Wasserdampf zur Einstellung der Feuchte unter die Überdachung, Abdeckung oder Einhausung bzw. in den Zwischenraum zwischen Überdachung, Abdeckung oder Einhausung und Festkörper eingebracht werden, insbesondere durch Sprühen.
  • Für den Eintrag der Impfkultur, Nährstoffe, Substrat und/oder Wasserdampf werden diesbezüglich geeignete Sprüheinrichtungen und/oder Lanzen eingesetzt. Die Positionierung und Anordnung werden seitens des Fachmanns zu den Dimensionen und der Geometrie des Festkörpers passend angeordnet und positioniert, dass vorzugsweise alle zu behandelnden Bereiche hinreichend mit Impfkultur, Nährstoffen, Substrat und Feuchtigkeit in Kontakt gebracht werden.
  • Wie eingangs ausgeführt, liegt der Schwerpunkt der Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einer Umwandlung bzw. Umsetzung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels im Festkörper. Darüber hinaus kann auch eine Behandlung, insbesondere Zersetzung oder (Teil)Abtragung weiterer Bestandteile des Festkörpers vorgesehen sein.
  • Gemäß einer diesbezüglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass neben den Zementanteilen des Festkörpers auch Eisen- bzw. Stahlbestandteile, insbesondere Bewehrungseisen, welche im Festkörper vorhanden sind, behandelt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Behandlung ebenfalls um eine biogene Behandlung, insbesondere eine biogene Eisenkorrosion.
  • Unter dem Begriff „Eisenkorrosion“, synonym auch Bewehrungskorrosion, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine durch Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, induzierte Oxidation von Eisen bzw. Stahl im feuchten Milieu verstanden.
  • In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorgesehen sein, dass in dem Festkörper enthaltene eisen- und/oder stahlhaltige Elemente, insbesondere Bewehrungseisen, durch eisenoxidierende Mikroorganismen, insbesondere Mikroorganismen der Gattungen Acidithiobacillus, Thiobacillus, Sulfolobus, Gallionella und/oder Ferroglobus, teilweise oder vollständig zersetzt und/oder korrodiert werden.
  • Um eine Ansiedlung von eisenoxidierenden Mikroorganismen in dem Biofilm zu gewährleisten, ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Impfkultur neben säureproduzierenden Mikroorganismen auch säuretolerante, eisenoxidierende Mikroorganismen, wie Acidithiobacillus ferrooxidans, enthält. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, eisenoxidierende Mikroorganismen in Kombination mit schwefeloxidierenden Mikroorganismen einzusetzen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können auch im Festkörper enthaltene Zuschlagstoffe, insbesondere polymermodifizierte Zuschlagstoffe, wie Fasern, Füllstoffe und/oder Gesteinskörnungen, biogen behandelt werden. Insbesondere kann eine biogene Behandlung der Polymeranteile von polymermodifizierten Fasern, Füllstoffen oder Gesteinskörnungen erfolgen.
  • Diesbezüglich hat es sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, wenn die Impfkultur neben säureproduzierenden Mikroorganismen auch Mikroorganismen enthält, welche zum Abbau von synthetischen und/oder natürlichen Polymeren, wie Zellulose und/oder Epoxidharzen, fähig sind.
  • Um eine Ansiedlung von Mikroorganismen für die Behandlung von insbesondere polymermodifizierten Zuschlagstoffen im Biofilm zu gewährleisten, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Impfkultur Mikroorganismen für den Abbau von synthetischen und/oder natürlichen Polymeren, insbesondere Zellulose, enthält.
  • Wie oben bereits ausgeführt, kann es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer sprengenden Behandlung bzw. einem sprengenden Angriff auf den zementgebundenen Festkörper kommen. Sprengende Angriffe können unter anderem mit der Bildung von Gips und/oder Ettringit einhergehen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann daher ein Recycling bzw. eine Rückgewinnung der bei der lösenden und/oder sprengenden Behandlung, insbesondere sprengenden Behandlung, des zementgebundenen Festkörpers gebildeten Stoffe, vorzugsweise Gips und/oder Ettringit, erfolgen.
  • Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn durch die Reaktion von Säure, vorzugsweise Schwefelsäure und/oder Sulfat, mit dem Gesamtbindemittel bzw. Zementanteil gebildeter Gips und/oder Ettringit vorzugsweise mechanisch entfernt wird. In diesem Zusammenhang kann sowohl eine direkte Entfernung des Gipses oder Ettringits vom Festkörper erfolgen. Gleichermaßen ist auch eine Entfernung aus der Umgebung möglich, wenn sich der entstandene Gips bzw. Ettringit bereits vom Festkörper gelöst hat.
  • Was die Geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere die Geschwindigkeit der Umwandlung des Zementanteils des Festkörpers in eine flüssige, teigige und/oder pastöse Phase anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren und hängt sowohl von den Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur, der Stärke und Zusammensetzung des Biofilms und der konkreten Zusammensetzung des Zementanteils bzw. Bindemittelanteils des Festkörpers ab. Weiterhin beeinflusst auch die Porosität des Festkörpers die Umwandlungsgeschwindigkeit. Je poröser der Festkörper ist, desto schneller können sich in der Regel Biofilm und Säuren im Festkörper ausbreiten.
  • Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn insbesondere durch Einstellung der vorgenannten Milieubedingungen und Verfahrensparameter die Umsatztiefe bei der Behandlung des Festkörpers mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 2 cm, weiter vorzugsweise mindestens 3 cm, besonders bevorzugt mindestens 5 cm, beträgt bei einer Behandlungsdauer (solange werden die Milieubedingungen aufrechterhalten) von wenigstens 3 bis 12 Monaten, vorzugsweise wenigstens 6 bis 12 Monaten, insbesondere wenigstens 9 bis 12 Monaten. Die vorgenannten Angaben beziehen sich insbesondere auf Milieubedingungen mit einer Umgebungstemperatur im Bereich des Festkörpers von 30 °C, einem Substrateintrag von 100 ppm H2S und einer relativen Feuchte von > 99 %.
  • Nichtsdestotrotz sind auch geringere oder höhere Umsatzraten bzw. Umsatzgeschwindigkeiten bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.
  • Im Hinblick auf die Umwandlungsgeschwindigkeit kann es weiterhin vorgesehen sein, dass bei der Behandlung des Festkörpers mindestens 30 Gew.-%, insbesondere mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels im Festkörper vor der Behandlung, bei einer Behandlungsdauer von wenigstens 3 bis 12 Monaten, vorzugsweise mindestens 6 mit 12 Monaten, insbesondere wenigstens 9 bis 12 Monaten, umgewandelt werden. Die vorgenannten Angaben beziehen sich insbesondere auf Milieubedingungen mit einer Umgebungstemperatur im Bereich des Festkörpers von 30 °C, einem Substrateintrag von 100 ppm H2S und einer relativen Feuchte von > 99 % und Formkörper mit einer durchschnittlichen Materialstärke von 6 cm.
  • Gleichermaßen kann es vorgesehen sein, dass bei der Behandlung des Festkörpers mindestens 30 Vol.-%, insbesondere mindestens 40 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 50 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels im Festkörper vor der Behandlung, bei einer Behandlungsdauer von wenigstens 3 bis 12 Monaten, vorzugsweise mindestens 6 mit 12 Monaten, insbesondere wenigstens 9 bis 12 Monaten, umgewandelt werden. Die vorgenannten Angaben beziehen sich insbesondere auf Milieubedingungen mit einer Umgebungstemperatur im Bereich des Festkörpers von 30 °C, einem Substrateintrag von 100 ppm H2S und einer relativen Feuchte von > 99 % und Formkörper mit einer durchschnittlichen Materialstärke von 6 cm.
  • Auch der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erreichende Abbau-, Umsetzungs- oder Umwandlungsgrad des Festkörpers bzw. des Gesamtbindemittels und die damit einhergehende Behandlungsdauer können in weiten Bereichen variieren. Erfindungsgemäß kann sowohl ein nahezu vollständiger Abbau des Festkörpers bzw. des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels angestrebt werden als auch eine nur teilweise Umwandlung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels.
  • Erfindungsgemäß kann es daher vorgesehen sein, dass die Behandlung des Festkörpers erfolgt, bis mindestens 30 Gew.-%, insbesondere mindestens 40 Gew.%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf den Gewichtsanteil des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels in dem Festkörper, umgewandelt ist.
  • Gleichermaßen ist es auch möglich, dass es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Behandlung des Festkörpers erfolgt, bis mindestens 30 Vol.-%, insbesondere mindestens 40 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 50 Vol.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Vol.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Vol.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 80 Vol.-%, bezogen auf den Volumenanteil des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels in dem Festkörper, umgewandelt ist.
  • Die dann nach Abschluss der Behandlung verbleibenden Reste bzw. der nach Abschluss der Behandlung verbleibende Bruch des Festkörpers können bzw. kann ggf. weiter zerkleinert und auf für Bauschutt und Bauabfälle üblichem Wege entsorgt werden.
  • Ein Sammeln und/oder Zerkleinern der Reste, insbesondere des verbleibenden Bruchs des Festkörpers, erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisiert.
  • Ein nahezu vollständiger Rückbau des Festkörpers durch Umwandlung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels bietet sich insbesondere für die Fälle an, wenn die Behandlungsdauer bzw. der Zeitfaktor der Behandlung keine nennenswerte Rolle spiel. Dies ist z.B. beim Rückbau von unterirdisch angelegten Bunkern, Fundamenten von Windkraftanlagen oder Bauwerken auf stillgelegten Industrieanlagen bzw. Industriebrachen oftmals der Fall.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass der Festkörper nur oberflächlich durch biogene Säurekorrosion insbesondere des Gesamtbindemittels bzw. Zementanteils im Festkörper abgetragen wird. Diese Ausführungsform hat sich insbesondere im Hinblick auf den Rückbau von chemisch, biologisch und/oder radioaktiv kontaminierten Festkörpern als vorteilhaft erwiesen. Üblicherweise dringen Kontaminationen, welche beim mechanischen Rückbau zur Freisetzung von mitunter hochgradig gesundheitsschädigendem Staub führen würden, nur verhältnismäßig oberflächlich bis zu einer Tiefe von maximal 7 cm in zementgebundene Festkörper ein.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Festkörper einen sich von der Oberfläche in eine Tiefe von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 2 cm, weiter vorzugsweise mindestens 3 cm, besonders bevorzugt mindestens 5 cm, bzw. höchstens 10 cm, vorzugsweise höchstens 8 cm, weiter vorzugsweise höchstens 6 cm, erstreckenden Bereich aufweist, der chemisch, radioaktiv und/oder biologisch kontaminiert ist. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung des Festkörpers, bis der Zementanteil bzw. Gesamtbindemittelanteil des Festkörpers über die Tiefe des kontaminierten Bereichs zumindest im Wesentlichen umgewandelt ist.
  • Unter einer chemischen Kontamination wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Kontamination des Festkörpers durch Schadstoffe bzw. Gifte verstanden. Unter Schadstoffen bzw. Giften werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung chemische Elemente oder chemische Verbindungen verstanden, die in oder an einem lebenden Organismus bereits in kleinen Mengen Funktionsstörungen hervorrufen und bei Überschreiten einer vitalen Dosis zum Tod bzw. Absterben führen. Insbesondere kann es sich bei einer chemischen Kontamination um eine Belastung mit Altlasten, Umweltgiften oder Pestiziden handeln.
  • Unter einer radioaktiven Kontamination wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verunreinigung des Festkörpers mit radioaktiven Stoffen bzw. Substanzen verstanden, wie sie insbesondere in Kernkraftwerken oder bei der Endlagerung von radioaktiven Abfällen auftreten kann.
  • Unter einer biologischen Kontamination wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Befall mit umwelt- und/oder gesundheitsgefährdenden Organismen verstanden. Insbesondere kann es sich bei einer biologischen Kontamination um einen Befall mit Mikroorganismen, insbesondere Pilzen und/oder Bakterien, bzw. Algen handeln.
  • Nach dem biogenen Abtrag der kontaminierten Oberfläche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die tieferliegenden, keine Kontaminationen aufweisenden Schichten bzw. die nicht behandelten Teile des Festkörpers mit zeitsparenden mechanischen Verfahren weiter abgerissen bzw. rückgebaut werden.
  • In diesem Zusammenhang kann es insbesondere weiter vorgesehen sein, dass der nicht behandelte Teil des Festkörpers einer weiteren mechanischen Zerkleinerung und/oder einem Abriss, vorzugsweise durch Sprengung, Bohren, Schlagzerkleinerung, Schneidzerkleinerung, Druckzerkleinerung und/oder Prallzerkleinerung, unterzogen wird.
  • Wie zuvor bereits ausgeführt, kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass nicht nur ein Rückbau des Festkörpers vorgesehen ist, sondern auch eine Rückgewinnung oder ein Recycling von durch die lösende bzw. sprengende Behandlung gebildete werthaltige Stoffe oder von aus dem Festkörper bzw. Gesamtbindemittel herausgelösten Zuschlagstoffen erfolgt.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn in der flüssigen, teigigen und/oder pastösen Phase enthaltene Zuschlagstoffe, insbesondere Gesteinskörnungen oder Fasern, und/oder in der flüssigen, teigigen und/oder pastösen Phase enthaltener Gips und/oder Ettringit zu Zwecken der Rückgewinnung abgetrennt werden.
  • Im Hinblick auf die Rückgewinnung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die flüssige, teigige und/oder pastöse Phase, insbesondere die Suspension bzw. Aufschlämmung, abgeschieden wird, vorzugsweise durch Abspülen oder mechanisches Abtragen. Dies kann einerseits im Anschluss an bzw. nach Abschluss der Behandlung erfolgen. Gleichermaßen ist es möglich, die Behandlung für eine Abscheidung der flüssigen, teigigen und/oder pastösen Phase zu unterbrechen und den Festkörper danach erneut zu beimpfen und erneut die Milieubedingungen, wie oben beschrieben, einzustellen.
  • Vor dem Hintergrund, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Rückgewinnung bzw. ein Recycling von Zuschlagstoffen bzw. werthaltigen (Bau)Stoffen, wie beispielsweise Gips oder Ettringit, möglich ist, zeichnet sich das Verfahren durch eine besondere Nachhaltigkeit aus.
  • Nachfolgend wird eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der schematischen Darstellung gem. 1 erläutert. Diesbezüglich ist hervorzuheben, dass die in 1 gezeigte Ausführungsform lediglich exemplarisch und zu Zwecken der Veranschaulichung und keinesfalls beschränkend zu verstehen ist:
    • Bei der in 1 dargestellten technischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Festkörper 1 in Form einer Betonwand eines Gebäudes durch eine biogene Säurekorrosion, insbesondere Schwefelsäurekorrosion, abgetragen. Um die Milieubedingungen für die säureproduzierenden Mikroorganismen zielgerichtet einzustellen, wird die zu behandelnde Oberfläche des Festkörpers 1, d.h. vorliegend die Betonwand, mit einer Einhausung 2 auf Basis einer auf ein Metallgitter aufgespannten, gas- und wasserdampfundurchlässigen Folie abgeschirmt, wobei ein Zwischenraum zwischen Oberfläche des Festkörpers und Folie gebildet wird. Um auch den zu behandelnden Festkörper 1 bzw. die Betonwand und herabgefallene Betonreste bzw. Bruch 3 zu zeigen, ist die sich eigentlich über die ganze Betonwand erstreckende Einhausung 2 nur abschnittsweise dargestellt. Der Abstand zwischen der Oberfläche des Festkörpers 1 und der Einhausung 2 beträgt ca. 20 cm. Der Zwischenraum ist für Mess-, Steuer- und/oder Regeltechnik sowie Sprüheinrichtungen für den Eintrag von Impflösung, Substrat, Feuchtigkeit bzw. Wasserdampf und/oder Nährstofflösung zugänglich (in 1 nicht dargestellt).
  • Bei der in 1 gezeigten technischen Umsetzung des Verfahrens werden säureproduzierende Mikroorganismen zur Etablierung eines schwefelsäureproduzierenden Biofilms unter der Einhausung 2 auf die Oberfläche des Festkörpers 1 gesprüht. Zur Schaffung geeigneter Milieubedingungen für die Mikroorganismen wird die Oberfläche des Festkörpers durch den Eintrag von Wasserdampf feucht gehalten. Darüber hinaus werden Substrat, vorzugsweise eine Schwefelquelle, zum Beispiel in Form von Schwefelwasserstoff, und Nährstoffe für die Mikroorganismen mit Hilfe entsprechender Sprüheinrichtungen auf die Oberfläche bzw. in den Zwischenraum auf- bzw. eingebracht. Der durch die Mikroorganismen im Biofilm induzierte Korrosionsprozess führt - durch Einstellung der Milieubedingungen zielgerichtet eingesetzt und in seiner Kinetik beschleunigt - zum kontrollierten Abtrag der (Beton)Oberfläche.
  • Der kombinierte chemisch-mikrobielle Abbau trägt die Oberfläche ab, die zersetzten Betonreste fallen als Bruch 3 nach unten bzw. es bildet sich in Folge der Umwandlung des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels eine Suspension, welche sich ebenfalls am Boden sammelt. Die Betonreste bzw. der Bruch 3 können anschließend automatisiert gesammelt und entsorgt werden.
  • Die Versorgung des Biofilms mit einer Schwefelquelle, zum Beispiel Schwefelwasserstoffgas, kann unter Einhaltung aller sicherheitsrelevanten Standards gewährleistet werden. Diesbezüglich kann insbesondere aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Sicherheits- und Messtechnik für den Umgang mit Schwefelwasserstoff zum Einsatz kommen.
  • Im Ergebnis wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere für den Rückbau oder die Abtragung von Festkörpern, bereitgestellt, welches im Vergleich zu Abriss- oder Abbruchverfahren des Standes der Technik verhältnismäßig unkompliziert in der Handhabung ist und im besonderen Maße für die Behandlung von kontaminierten, schwer zugänglichen und/oder großvolumigen zementgebundenen Festkörpern, insbesondere Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, geeignet ist.
  • Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Gegenstand - ein Verfahren zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern,
    wobei der Festkörper von einem Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort zu einem Behandlungsort transportiert wird und zur Ausbildung eines Biofilms auf und/oder in dem Festkörper mit einer säureproduzierende Mikroorganismen enthaltenden wässrigen Lösung (Impfkultur) beimpft wird, wobei Mikroorganismen in einer Menge im Bereich von 1 × 104 bis 1 × 1012 CFU/cm2, bezogen auf die zu behandelnde Fläche des Festkörpers, auf und/oder in den Festkörper aufgetragen werden,
    wobei durch (i) eine gezielte Einstellung der Temperatur und/oder (ii) eine gezielte Zufuhr von Nährstoffen und/oder Substraten für die Mikroorganismen und/oder (iii) eine gezielte Einstellung der Feuchte im Bereich des Festkörpers wachstumsfördernde Milieubedingungen für die Mikroorganismen eingestellt werden und
    wobei der Zementanteil bzw. das Gesamtbindemittel des Festkörpers durch die von den Mikroorganismen gebildete Säure zumindest teilweise zersetzt bzw. umgesetzt wird und aus der Festphase in eine flüssige, teigige und/oder pastöse Phase, insbesondere eine Suspension bzw. Aufschlämmung, umgewandelt wird, und wobei die Behandlung bzw. Umwandlung erfolgt, bis mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementanteils des Festkörpers, umgewandelt sind und/oder bis eine Umsatztiefe von mindestens 1 cm erreicht ist.
  • Grundsätzlich entspricht das Verfahren gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt dem oben beschriebenen Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt, lediglich mit der Maßgabe, dass im Unterschied zum Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt der Festkörper nicht vor Ort, d. h. nicht an seinem Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort, behandelt wird, sondern vor der Behandlung ein Transport zu einem vom Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort verschiedenen Ort erfolgt.
  • Sämtliche Definitionen, Merkmale und Aspekte, welche im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt beschrieben wurden, gelten somit auch gleichermaßen für den zweiten Erfindungsaspekt. Insbesondere die zuvor beschriebenen Merkmale zum Beimpfen und Zerkleinern des Festkörpers, zur Einstellung der Milieubedingungen und zur Rückgewinnung bzw. zum Recycling von Zuschlagstoffen oder werthaltigen Stoffen gelten für diesen Erfindungsaspekt gleichermaßen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß diesem zweiten Erfindungsaspekt eignet sich vor allem für einen industriell angelegten, zielgerichteten Rückbau von Festkörpern, insbesondere Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern. Insbesondere kann dabei auch die zielgerichtete Rückgewinnung von Zuschlagstoffen und sonstigen werthaltigen (Bau)Stoffen, wie Gips oder Ettringit, aus den zementgebundenen Festkörpern im Fokus stehen.
  • Besonderheiten des Verfahrens gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt sind nachfolgend aufgeführt:
    • Was den Behandlungsort zur Durchführung des Verfahrens im Speziellen anbelangt, handelt es sich hierbei vorzugsweise um einen geschlossenen Innenraum. Ein geschlossener Innenraum ist mit dem Vorteil verbunden, dass eine zielgerichtete Einstellung der Milieubedingungen einfacher möglich ist. Maßgeblich für die Auswahl des Innenraums ist in erster Linie, dass einerseits ausreichend Platz für die Behandlung des Festkörpers vorhanden ist und dass andererseits eine hinreichende Abschirmung gegenüber der Atmosphäre und Witterungseinflüssen gegeben ist.
  • Die erforderliche Größe des Behandlungsorts wählt der Fachmann vorzugsweise anhand der Menge bzw. des Volumens des zu behandelnden Festkörpers.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es sich bei dem geschlossenen Innenraum um eine Halle handeln. Denkbar sind hier alle Arten von Hallen. Insbesondere kann der Behandlungsort auch eine Leichtbauhalle oder eine mobile, zeltartige Halle sein.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass der Behandlungsort bzw. Innenraum durch eine Abdeckung bzw. Überdachung gebildet wird. In diesem Zusammenhang kann die Abdeckung bzw. Überdachung aus einem gas- und/oder wasserdampfundurchlässigen Material, vorzugsweise einer gas- und/oder wasserdampfundurchlässigen Folie, gebildet sein. Bei dieser Ausführungsform kann es sich insbesondere um eine Art Zelt, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, handeln.
  • Im Hinblick auf eine vereinfachte Handhabbarkeit, insbesondere im Hinblick auf den Transport, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Festkörper vor dem Transport oder vor dem Beimpfen einer mechanischen Zerkleinerung, vorzugsweise durch Sprengung, Bohren, Schlagzerkleinerung, Schneidzerkleinerung, Druckzerkleinerung und/oder Prallzerkleinerung, unterzogen wird.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß diesem Erfindungsaspekt kann es vorgesehen sein, zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung eine lose Schüttung eines zerkleinerten Festkörpers mit einer Folie abzudecken. Das Beimpfen kann vor und/oder nach dem Abdecken der Schüttung mit der Folie erfolgen. Die Einstellung der Milieubedingungen unter der Folie erfolgt entsprechend den oben beschriebenen Vorgaben für den ersten Erfindungsaspekt.
  • Um einen Stoffaustausch innerhalb der Schüttung der Festkörper im Innenraum bzw. unterhalb der Abdeckung bzw. Einhausung zu gewährleisten, ist es bevorzugt, wenn die Schüttung kontinuierlich oder diskontinuierlich umgeschichtet wird. Die Notwendigkeit einer Umschichtung kann ggf. durch Mess-, Steuer- und/oder Regeltechnik überwacht werden. Insbesondere der pH-Wert oder Messungen der Säurekonzentrationen können als Indikatoren für einen intakten Säurestoffwechsel der Mikroorganismen herangezogen werden. Ergeben die Messungen, dass die mikrobielle Säureproduktion nachlässt, sollte ein Umwälzen erfolgen.
  • Auch die Regulierung bzw. zielgerichtete Einstellung der Temperatur erfolgt wie für den ersten Erfindungsaspekt bereits ausgeführt und kann insbesondere durch eine Zufuhr von Wärme, z.B. durch einen Eintrag von Heiz- und/oder Warmluft, erfolgen. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, zur Einstellung der Temperatur Abwärme zu nutzen.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ist eine hoher Umsetzungs- oder Umwandlungsgrad des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels im Festkörper bevorzugt. Insbesondere im Hinblick auf eine Rückgewinnung von Zuschlagstoffen ist ein hoher Umwandlungs- bzw. Umsetzungsgrad des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels vorteilhaft. Erfindungsgemäß kann es daher vorgesehen sein, dass die Behandlung des Festkörpers erfolgt, bis mindestens 60 Gew.-%, insbesondere mindestens 70 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf den Gewichtsanteil des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels in dem Festkörper, umgewandelt sind.
  • Gleichermaßen ist es auch möglich, dass die Behandlung des Festkörpers erfolgt, bis mindestens 60 Vol.-%, insbesondere mindestens 70 Vol.-%, vorzugsweise mindestens 80 Vol.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 90 Vol.-%, des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels, bezogen auf den Volumenanteil des Zementanteils bzw. des Gesamtbindemittels in dem Festkörper, umgewandelt sind.
  • Darüber hinaus kann es auch bei dem Verfahren gemäß diesem Erfindungsaspekt vorgesehen sein, dass die Behandlung des Festkörpers erfolgt, bis eine Umsatztiefe von mindestens 2 cm, weiter vorzugsweise mindestens 3 cm, besonders bevorzugt mindestens 5 cm, erreicht ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß diesem Erfindungsaspekt erfolgt eine Rückgewinnung bzw. ein Recycling von werthaltigen Produkten aus der Reaktion der mindestens einen Säure mit dem Zementanteil bzw. Gesamtbindemittel, insbesondere von Gips und/oder oder Ettringit, und/oder aus dem Festkörper herausgelösten Zuschlagstoffen, insbesondere Gesteinskörnungen, Fasern und/oder Füllstoffen.
  • Eine Rückgewinnung und/oder ein Recycling erfolgt vorzugsweise durch Abscheiden, insbesondere mechanisches Abtrennen oder Abspülen, der flüssigen, teigigen und/oder pastösen Phase.
  • Die dann nach Abschluss der Behandlung und/oder der Rückgewinnung bzw. Recycling verbleibenden Reste bzw. der nach Abschluss der Behandlung verbleibende Bruch des Festkörpers kann ggf. weiter zerkleinert und auf für Bauschutt und Bauabfälle üblichem Wege entsorgt werden. Das Sammeln und/oder Zerkleinern der Reste, insbesondere des verbleibenden Bruchs des Festkörpers, erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform automatisiert.
  • Im Hinblick auf weitere mögliche Ausführungsformen des verfahrensgemäßem zweiten Erfindungsaspekts kann zudem auf obige Ausführungen zum ersten Erfindungsaspekt verwiesen werden, welche entsprechend für den zweiten Erfindungsaspekt gleichermaßen gelten.
  • Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem dritten Erfindungsaspekt - die Verwendung von säureproduzierenden Mikroorganismen, insbesondere schwefelsäure-, und/oder salpetersäureproduzierenden Mikroorganismen und/oder organische Säuren produzierenden Mikroorganismen, in einer lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere Betonkörpern in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung basiert auf den Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Erfindungsaspekt bzw. ist gekennzeichnet durch mindestens ein Merkmal der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Sämtliche Merkmale der zuvor beschriebenen Verfahren finden somit auch auf die erfindungsgemäße Verwendung Anwendung.
  • Im Hinblick auf die Verwendung von säureproduzierenden Mikroorganismen zur lösenden bzw. sprengenden Behandlung von zementgebundenen und ggf. zusätzlich armierten Festkörpern kann zudem auf obige Ausführungen im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Erfindungsaspekt verwiesen werden, welche gleichermaßen für den dritten Erfindungsaspekt gelten.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung - gemäß einem vierten Erfindungsaspekt- die Verwendung von säureproduzierenden Mikroorganismen, insbesondere schwefelsäure-, und/oder salpetersäureproduzierenden Mikroorganismen und/oder organische Säuren produzierenden Mikroorganismen, für die Rückgewinnung von Zuschlagstoffen, insbesondere Gesteinskörnungen, Fasern und/oder Füllstoffen, und/oder von Gips und/oder Ettringit aus zementgebundenen Festkörpern, vorzugsweise aus Betonkörpern und/oder vorzugsweise aus Festkörpern in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung basiert auf den Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Erfindungsaspekt bzw. ist gekennzeichnet durch mindestens ein Merkmal der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Sämtliche Merkmale der zuvor beschriebenen Verfahren finden somit auch auf die erfindungsgemäße Verwendung Anwendung.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren für die Rückgewinnung von Zuschlagstoffen, insbesondere Gesteinskörnungen, Fasern und/oder Füllstoffen, und/oder von Gips und/oder Ettringit aus zementgebundenen Festkörpern, vorzugsweise aus Betonkörpern und/oder vorzugsweise aus Festkörpern in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, gekennzeichnet durch die Verwendung von säureproduzierenden Mikroorganismen, insbesondere schwefelsäure-, und/oder salpetersäureproduzierenden Mikroorganismen und/oder organische Säuren produzierenden Mikroorganismen und die Merkmale der oben beschriebenen Verfahren gemäß dem ersten und zweiten Erfindungsaspekt.
  • Für weitere Ausgestaltungen oder Ausführungsformen im Hinblick auf die Verwendung von säureproduzierenden Mikroorganismen für die Rückgewinnung von Wertstoffen aus zementgebundenen Wertstoffen kann zudem auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche für die Verwendung gemäß dem vorliegenden Erfindungsaspekt gleichermaßen gelten.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend zudem auf Basis der Ausführungsbeispiele geschildert, welche jedoch ebenfalls keinesfalls beschränkend zu verstehen sind.
  • Ausführungsbeispiele:
  • Um die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu überprüfen, wurden Prüfkörper von zementgebundenen Festkörpern eingesetzt und mit dem zuvor beschriebenen Verfahren zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen Festkörpern behandelt. Bei den Prüfkörpern handelte es sich um würfelförmige Mörtelkörper mit einer Kantenlänge von 2 cm bzw. um würfelförmige Betonkörper mit einer Kantenlänge von 10 cm. Der diesbezügliche Versuchsaufbau und die Ergebnisse sind nachfolgend geschildert:
  • 1. Auswahl der säureproduzierenden Mikroorganismen
  • Für die Durchführung des Verfahrens zu Testzwecken an Prüfkörpern wurden schwefelsäureproduzierende Bakterien eingesetzt. Insbesondere handelte es sich bei den eingesetzten Bakterien um die Arten Thiomonas (T.) intermedia (Stamm K12), T. arsenitoxydans (DSM 22701) als beispielhafte Vertreter für schwach azidophile, schwefeloxidierende Bakterien. Als Vertreter für stark azidophile, schwefeloxidierende Bakterien wurden Acidithiobacillus (A) thiooxidans (Stamm K6 oder Stamm K16 oder DSM 9463) und A. ferrooxidans (Stamm R1 oder Stamm R7 oder DSM 14882) eingesetzt.
  • 2. Kultivierung der Bakterien und Beimpfen der Prüfkörper
  • Die Anzucht der vorgenannten Mikroorganismen erfolgte bei einer Temperatur von 29 °C (±1 °C) unter aktiver Belüftung der Kulturen von jeweils 5 I bei schwach azidophilen, schwefeloxidierenden Bakterien bzw. 10 I bei stark azidophilen, schwefeloxidierenden Bakterien. Die Zellernte erfolgte in der logarithmischen Wachstumsphase der Anzucht bei einer Zellkonzentration von ca. 108/ml mit Hilfe einer Kühlzentrifuge bei 10.000 × g und 10 °C. Das durch Zentrifugation erhaltene Zellpellet wurde in mineralischer Waschlösung (Nährmedium ohne Substrat) mehrfach gewaschen. Das in Waschlösung resupendierte Zellpellet entsprach einer Bakterienausbeute von etwa 5 × 1011 bis 1012 Zellen/Kultur. Die Zellkonzentration der eingeengten Kultur wurde zur Bereitstellung einer Impfkultur mit einer Waschlösung auf die gewünschte Konzentration eingestellt. Die Prüfkörper wurden mit der Impfkultur beimpft, wobei circa 5 × 107 bis 1 × 108 Zellen pro cm2 Prüfoberfläche versprüht wurden. Die Prüfkörper wurden jeweils sechsmal in einem Abstand von jeweils einer Woche beimpft.
  • 3. Untersuchung des Biofilms
  • Der sich auf der Oberfläche der Prüfkörper ausbildende Biofilm wurde im Rahmen einer Prozesskontrolle untersucht. Zu diesem Zweck erfolgte eine Bestimmung der Lebendzellzahlen der schwefelsäureoxidierenden Bakterien nach DIN EN ISO 8199:2008. Dabei kamen standardisierte, selektive Nährmedien nach den Vorschriften der DSMZ (Deutsche Stammsammlung für Mikroorganismen und Zellkulturen) und Verdünnungsreihen mit statistischer Auswertung gemäß der Most-Probable-Number-Technik zum Einsatz. Die Kulturen wurden über einen Zeitraum von maximal vier Wochen bei einer Temperatur von 29 °C (±1 °C) inkubiert. Ein Ergebnis galt als positiv, wenn nach Kultivierung eines Probealiquots neben dem lichtmikroskopischen Nachweis von Zellen ein Nachweis des Substratverbrauchs bzw. der Akkumulation von Stoffwechselprodukten erbracht werden konnte.
  • Anhand der diesbezüglichen Untersuchungen konnte verifiziert werden, dass sich schwefelsäureoxidierende Bakterien in hoher Lebendzellzahl im Biofilm angesiedelt hatten.
  • 4. Milieubedingungen und Behandlungsdauer
  • Um den Biofilm mit schwefelsäureproduzierenden Bakterien auf den Prüfkörpern zu nähren, erfolgte eine Versorgung der Bakterien mit Schwefelwasserstoff (H2S) als Schwefelquelle. Der Schwefelwasserstoff wurde in einer Konzentration von 5 bis 1.000 ppm, vorzugsweise 10 bis 150 ppm, in den Umgebungsbereich der Prüfkörper geleitet. Im Hinblick auf die Gewährleistung einer feuchten Umgebung wurde die relative Feuchtigkeit auf mindestens 90 % (kondensierend), eingestellt. Die Temperatur wurde während des Verfahrens auf 30 bis 35 °C eingestellt. Darüber hinaus erfolgte mindestens einmal pro Woche eine Versorgung der Bakterien mit mineralischen Nährstoffen. Dazu kam eine Stickstoff-Phosphat-Kalium-Nährlösung zum Einsatz, welche ebenfalls auf die Prüfkörper aufgesprüht wurde. Die Nährlösung enthielt 12 Gew.-% Gesamtstickstoff, 4 Gew.-% Phosphat, 6 Gew.-% Kaliumoxid sowie die Spurenelemente Bor, Kupfer, Eisen, Mangan, Molybdän und Zink.
  • Die Behandlung der Prüfkörper, insbesondere die Aufrechterhaltung der Milieubedingungen, erfolgte über einen Zeitraum von 12 Monaten.
  • 5. Ergebnisse
  • Nach 8 bis 12 Monaten Behandlungsdauer hatte die gebildete Schwefelsäure bei den zementgebundenen Festkörpern zu einer deutlichen Korrosion und einem starken Feststoffabtrag geführt. Durch den biologisch-chemischen Korrosionsprozess hatten die Prüfkörper teilweise gänzlich ihre Festigkeit und Form verloren, da die Schwefelsäure bzw. der Biofilm tief in die poröse Struktur eingedrungen war und zu einer Umwandlung des Zementanteils bzw. Gesamtbindemittels in den Prüfkörpern in eine teigige bzw. breiige Konsistenz geführt hatte. 2A und 3A zeigen jeweils einen Prüfkörper auf Basis von Mörtel (2A) und Beton (3A) im Originalzustand. 2B und 3B zeigen den Zustand der gleichen Prüfkörper nach einer Behandlungsdauer von 8 Monaten (2B) bzw. 12 Monaten (3B).
  • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Festkörper / Betonwand
    2
    Einhausung
    3
    Bruch / Betonreste

Claims (10)

  1. Verfahren zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen oder vorwiegend zementgebundenen Festkörpern, insbesondere Betonkörpern und/oder insbesondere in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, wobei der Festkörper vor Ort, insbesondere am Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort, zur Ausbildung eines Biofilms auf und/oder in dem Festkörper mit einer säureproduzierende Mikroorganismen enthaltenden wässrigen Lösung (Impfkultur) beimpft wird, wobei Mikroorganismen in einer Menge im Bereich von 1 × 104 bis 1 × 1012 CFU/cm2, bezogen auf die zu behandelnde Fläche des Festkörpers, auf und/oder in den Festkörper aufgetragen bzw. eingebracht werden, und wobei durch (i) eine gezielte Einstellung der Temperatur und/oder (ii) eine gezielte Zufuhr von Nährstoffen und/oder Substraten für die Mikroorganismen und/oder (iii) eine gezielte Einstellung der Feuchte im Bereich des Festkörpers wachstumsfördernde Milieubedingungen für die Mikroorganismen eingestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Festkörpers vor dem Beimpfen mechanisch vergrößert wird, insbesondere wobei in den Festkörper vor dem Beimpfen Bohrungen, Einkerbungen und/oder Vertiefungen eingebracht werden und wobei, vorzugsweise, eine Beimpfung zumindest auch direkt in den Bereich der Bohrungen, Einkerbungen und/oder Vertiefungen erfolgt, und/oder wobei der Festkörper vor dem Beimpfen einer mechanischen Zerkleinerung, vorzugsweise durch Sprengung, Bohren, Schlagzerkleinerung, Schneidzerkleinerung, Druckzerkleinerung und/oder Prallzerkleinerung, unterzogen wird; und/oder wobei der Festkörper, insbesondere die zu beimpfende Oberfläche des Festkörpers, vor dem Beimpfen getrocknet und/oder angeraut wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Beimpfen durch Besprühen, Beregnen und/oder Tränken des Festkörpers mit der Impfkultur erfolgt; und/oder wobei als Impfkultur eine Reinkultur oder eine Mischkultur säureproduzierender Mikroorganismen eingesetzt wird; und/oder wobei die Impfkultur (i) schwefelsäureproduzierende Mikroorganismen, vorzugsweise Schwefeloxidierer und/oder Thiobakterien, und/oder (ii) salpetersäureproduzierende Mikroorganismen, insbesondere Salpeterbakterien und/oder Nitrifikanten, und/oder (iii) organische Säuren produzierende Mikroorganismen, insbesondere Essigsäure, Milchsäure und/oder Zitronensäure produzierende Mikroorganismen, aufweist; und/oder wobei beim Beimpfen Mikroorganismen in einer Menge im Bereich von 1 × 104 bis 1 × 1010 CFU/cm2, insbesondere im Bereich von 1 × 105 bis 1 × 108 CFU/cm2, bezogen auf die zu behandelnde Fläche des Festkörpers, auf und/oder in den Festkörper aufgetragen werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die relative Feuchte bzw. Luftfeuchtigkeit im Umgebungsbereich des Festkörpers mittels einer Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingestellt wird, und wobei der Umgebungsbereich auf eine relative Feuchte von mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, eingestellt wird; und/oder wobei die Temperatur im Umgebungsbereich des Festkörpers mittels einer Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingestellt wird, und wobei der Umgebungsbereich auf eine Temperatur kleiner 20 °C oder auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 40 °C oder auf eine Temperatur größer 40 °C eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat für die säureproduzierenden Mikroorganismen ausgewählt ist aus (i) reduzierten und/oder teilreduzierten Schwefelverbindungen, insbesondere wasserlöslichen oder gasförmigen reduzierten oder teilreduzierten Schwefelverbindungen, bevorzugt H2S und/oder Thiosulfaten, und/oder (ii) Stickstoffverbindungen, insbesondere wasserlöslichen Stickstoffverbindungen, vorzugsweise Ammoniak, Harnstoff und/oder Ammoniumsalzen, und/oder (iii) Kohlenstoffverbindungen, insbesondere Stärke und/oder Stärkederivaten; und/oder wobei das Substrat gasförmig und/oder als wässrige Lösung (Substratlösung) auf und/oder in den Festkörper aufgetragen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Festkörper zum Schutz vor Umwelt- und Witterungseinflüssen vor oder nach dem Beimpfen, vorzugsweise vor dem Beimpfen, vollständig oder abschnittsweise, insbesondere im Bereich der zu behandelnden Fläche des Festkörpers, mit einer Überdachung, Abdeckung oder Einhausung versehen wird; und/oder wobei als Überdachung, Abdeckung oder Einhausung ein zumindest im Wesentlichen gas- und/oder wasserdampfundurchlässiges Material eingesetzt wird, vorzugsweise eine gas- und/oder wasserdampfundurchlässige Folie; und/oder wobei die Überdachung, Abdeckung oder Einhausung, insbesondere die Einhausung, derart angebracht und/oder angeordnet wird, dass ein Zwischenraum zwischen Einhausung und Oberfläche des Festkörpers gebildet wird, insbesondere wobei der Zwischenraum für Sprüheinrichtungen und/oder Mess-, Steuer- und/oder Regeleinrichtungen zugänglich ist.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Festkörper einen sich von der Oberfläche in eine Tiefe von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 2 cm, weiter vorzugsweise mindestens 3 cm, besonders bevorzugt mindestens 5 cm, und/oder höchstens 10 cm, vorzugsweise höchstens 8 cm, weiter vorzugsweise höchstens 6 cm, erstreckenden Bereich aufweist, der chemisch, radioaktiv und/oder biologisch kontaminiert ist, und wobei der Festkörpers behandelt wird, bis der Zementanteil des Festkörpers über die Tiefe des kontaminierten Bereichs zumindest im Wesentlichen umgewandelt ist; und/oder wobei der nicht behandelte Teil des Festkörpers einer weiteren mechanischen Zerkleinerung und/oder einem Abriss, vorzugsweise durch Sprengung, Bohren, Schlagzerkleinerung, Schneidzerkleinerung, Druckzerkleinerung und/oder Prallzerkleinerung, unterzogen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der flüssigen, teigigen und/oder pastösen Phase, insbesondere der Suspension bzw. Aufschlämmung, enthaltene Zuschlagstoffe, insbesondere Gesteinskörnungen, Fasern und/oder Füllstoffe, und/oder durch die Behandlung, insbesondere sprengende Behandlung, gebildete werthaltige Stoffe, vorzugsweise Gips und/oder Ettringit, zu Zwecken der Rückgewinnung abgetrennt werden.
  9. Verfahren zur lösenden und/oder sprengenden Behandlung von zementgebundenen Festkörpern, insbesondere von Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern, wobei der Festkörper von einem Aufstellungs- und/oder Errichtungsort, Herstellungsort oder Verwendungsort zu einem Behandlungsort transportiert wird und zur Ausbildung eines Biofilms auf und/oder in dem Festkörper mit einer säureproduzierende Mikroorganismen enthaltenden wässrigen Lösung (Impfkultur) beimpft wird, wobei Mikroorganismen in einer Menge im Bereich von 1 × 104 bis 1 × 1012 CFU/cm2, bezogen auf die zu behandelnde Fläche des Festkörpers, auf und/oder in den Festkörper aufgetragen werden, wobei durch (i) eine gezielte Einstellung der Temperatur und/oder (ii) eine gezielte Zufuhr von Nährstoffen und/oder Substraten für die Mikroorganismen und/oder (iii) eine gezielte Einstellung der Feuchte im Bereich des Festkörpers wachstumsfördernde Milieubedingungen für die Mikroorganismen eingestellt werden und wobei der Zementanteil des Festkörpers durch die von den Mikroorganismen gebildete Säure zumindest teilweise zersetzt bzw. umgesetzt wird und aus der Festphase in eine flüssige, teigige und/oder pastöse Phase, insbesondere eine Suspension bzw. Aufschlämmung, umgewandelt wird, und wobei die Behandlung bzw. Umwandlung erfolgt, bis mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Zementanteils des Festkörpers, umgewandelt sind und/oder bis eine Umsatztiefe von mindestens 1 cm erreicht ist.
  10. Verwendung von säureproduzierenden Mikroorganismen, insbesondere schwefelsäure-, und/oder salpetersäureproduzierenden Mikroorganismen und/oder organische Säuren produzierenden Mikroorganismen, für die Rückgewinnung von Zuschlagstoffen, insbesondere Gesteinskörnungen, Fasern und/oder Füllstoffen, und/oder von Gips und/oder Ettringit aus zementgebundenen Festkörpern, vorzugsweise aus Betonkörpern und/oder vorzugsweise aus Festkörpern in Form von Bauwerken, Gebäuden, Bauwerksteilen und/oder Baustoffkörpern.
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