DE10308170A1

DE10308170A1 - Abbau von zyklischen, aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen durch einen Pilz aus der Gattung Fusarium

Info

Publication number: DE10308170A1
Application number: DE10308170A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Bindara; Armin Siering
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Unter Verwendung einer wässrigen Proteinlösung zur Kultivierung des Pilzes aus der Gattung Fusarium können umweltbelastende und giftige Stoffe, die organische Lösungsmittel enthalten, abgebaut werden. Kontaminiertes Erdreich muss nicht abgetragen werden, da der Pilz zur natürlichen Bodenflora gehört und auch in höherer Keimzahl Pflanzen nicht schädigt. Er ist nicht in eine Risikogruppe nach TRBA eingestuft und stellt keine Gefahr für den gesunden Menschen dar. DOLLAR A Denkbar ist der Einsatz in der Ökologie z. B. der Umwelttechnologie, wo mit Hilfe des Bodenpilzes entsprechendes belastetes Material behandelt werden kann.

Description

1. Die Erfindung gehört in das Gebiet der Mikrobiologie/Ökologie.
2. Dem Anmelder bekannter Stand der Technik.
Der Abbau von polyzyklischen Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen und anderen Kohlenstoffverbindungen in Dieselkraftstoff, Erdöl oder Motorenöl durch Mikroorganismen und Pflanzen ist bekannt.
Neu ist, dass mit dem Pilz der Gattung Fusarium eine zur normalen Bodenflora gehörende Pilzspezies zum Abbau von verschieden Umweltgiften und Schadstoffen bestimmt wurde. Eine Beschreibung dieser Fähigkeiten zu diesem Pilz konnte in der uns zugänglichen Literatur nicht gefunden werden.
Gegenstand der bisherigen Untersuchungen war die Wirkung von Mikroorganismen in ihrer Gesamtheit bzw. der Schadstoffabbau durch Bakterien oder andere Pilze.
Ebenfalls neu ist, dass eine sehr hohe Schadstoffbelastung des betreffenden Materials möglich ist. Dies führt zu einer deutlichen Volumenverringerung beim Schadstoffabbau mit Hilfe der Kulturlösung. Eine weitere Neuheit besteht in der Verwendung des Pilzes als wässrige proteinhaltige Kulturlösung. Von den 300 vermuteten Fusarienarten sind etwa 130 erforscht. Die Typisierung mittels PCR befindet sich noch in der Entwicklung. Mit den herkömmlichen makroskopischen und mikroskopischen Verfahren war es nicht möglich die vorliegende Spezies abschließend zu bestimmen.
3. Das zugrundeliegende Problem zeigt sich darin, dass es durch die entsprechende Kultivierungstechnik mit dem Bodenpilz möglich ist, z. B. mit Dieselkraftstoff, Xylen, Toluen, Öl oder Erdöl belastetes Material auf biologischen Weg zu reinigen. Dieser Prozeß kann durch eine diskontinuierliche Sauerstoffzufuhr optimiert werden. Methylbenzol und Dimethylbenzol können durch Verwendung der wässrigen Kulturlösung vollständig abgebaut werden. Dabei entstehen nur geringe Konzentrationen des Mycotoxins Fumonisin B1. Die Konzentration beträgt durchschnittlich ein Zwölftel des zulässigen Toleranzwertes.
4. Ein Schutzbegehren wird angestrebt für den Pilz der Gattung Fusarium einschließlich des technischen Verfahrens (Kultivierung in wässriger Proteinlösung) zur Wiederaufbereitung von kontaminierten Material, wie zum Beispiel mit entsprechenden organischen Lösungsmitteln belastetes Wasser oder Boden.
5. Eine gewerbliche Anwendung ist im Bereich der Umwelttechnologie gegeben. Speziell könnte schadstoffbelastetes Abwasser bzw. der bei der Klärung anfallende Schlamm durch das Verfahren von den genannten organischen Lösungsmitteln befreit werden. Gleiches gilt für verunreinigten Boden. Zu erforschen ist, innerhalb welcher Zeit bei belasteten Boden an Ort und Stelle eine Schadstoffbeseitigung erreicht werden kann.
6. Die vorteilhafte Wirkung besteht darin, dass ein natürlicher Prozess zur Beseitigung von Schadstoffen durchgeführt wird. Der Pilz besitzt die Fähigkeit sich an Schadstoffe anzupassen, in dem er sein Wachstumsverhalten variiert. Die Prüfung der Rückstände auf Mycotoxine ergab einen negativen Befund für Zearalenol und Deoxinivalenol. Für Fumonisin B1 wurden 3,9 Mikrogramm pro Liter nachgewiesen. Die Toleranzgrenze für Fumonisin B1 liegt in Deutschland bei 50 Mikrogramm/kg.
Gegenüber dem bisherigen Stand der Technik, die in einem Abtragen des belasteten Materials besteht, ist es durch eine wässrige Pilzlösung möglich, an Ort und Stelle den Abbau der Schadstoffe vorzunehmen. In entsprechenden Versuchen mit Saatgut (Erbse, Roggen, Weizen) bestätigte sich, das die zum Schadstoffabbau verwendete Kulturlösung keine negative Auswirkung auf die Entwicklung der Keimlinge hat und das Wachstum der Pflanzen nicht negativ beeinflußt. Bei den Kontrollversuche zum Pflanzenwachstum wurden mit Pilzlösung die selben Meßergebnisse erzielt wie für die Ansätze ohne Pilzlösung, bzw. die Ergebnisse unter Verwendung der Pilzlösung waren besser.
7. Der Bodenpilz wurde von Saatgut (Weizen, Roggen, Erbsen) und aus Gartenerde auf mikrobiologische Nährmedien isoliert. Er war der einzige Mikroorganismus, der nach Zugabe der entsprechenden Schadstoffe überlebte, zum Wachstum und Vermehrung fähig war. Bei entsprechenden Versuchen zeigte es sich, dass der Pilz in verschiedenen Zuckerlösungen (Fructose, Glucose, Saccharose) und Proteinlösung kultiviert werden kann. In den Zuckerlösungen wurde eine Wachstumssteigerung durch Zusatz von stickstoffhaltigen Salzen erzielt. Von den verwendeten Salzen zeigt sich bei Ammoniumchlorid die beste Wirkung. Die proteinhaltigen Nährlösungen ergeben schon bei geringen Konzentrationen (1-4% Protein) ein schnelles Wachstum.
Mit der Kulturlösungen wurde der Schadstoffabbau bei folgenden Gemischen und Reinsubstanzen getestet (reines Toluen, reines Xylen, Dieselkraftstoff, verschiedene Motorenöle, Erdöl, Heizöl, reines Ethanol, 50% Ethanol und Methanal). In allen aufgezählten chemischen Lösungsmitteln bzw. Stoffgemischen zeigt der Pilz Wachstum und Stoffwechsel. Eine Vernehrung zeigte er nicht in reinen Ethanol und Methanal. Entstehende Stoffwechselprodukte sind u. a. Wasser, Wasserstoffperoxid, Oxalsäure und Kohlenstoffdioxid. Die mit Wasser nicht mischbaren Substanzen und Gemische erzeugen für den Bodenpilz einen Lebensraum mit einer Konzentration von mehr als 90% Schadstoffanteil.

Claims

Der Abbau von polyzyklischen, zyklischen, aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen durch einen Pilz aus der Gattung Fusarium in einer wässrigen proteinhaltigen Kulturlösung ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. der Pilz ist in der Lage in Vielkomponentengemischen wie z. B. in Dieselkraftstoff, Motorenöl, Erdöl oder Heizöl zu wachsen, seinen Stoffwechsel zu betreiben, sich zu vermehren und die in den Gemischen enthaltenen verschiedenen Kohlenwasserstoffe abzubauen

2. der Pilz ist in der Lage in Einzelkomponenten aus den Gemischen wie z. B. absoluten Ethanol, Methylbenzol oder Dimethylbenzol zu wachsen, seinen Stoffwechsel zu betreiben, sich zu vermehren und diese Substanzen abzubauen

3. durch Verwendung einer wässrigen Proteinlösung läßt sich der Schadstoffabbau beschleunigen und mit größeren Schadstoffvolumina durchführen

4. das flüssige Nährmedium macht gegenüber festen Nährmedien einen ökonomisch vertretbaren Schadstoffabbau bezüglich der Abbauzeit und des technischen Aufwandes möglich

5. der Schadstoffabbau durch eine flüssige Kulturlösung erfordert einen geringen technischen Aufwand

6. Erneuerung der Kulturlösung und Sauerstoffzufuhr führen zum schnelleren Schadstoffabbau

7. Beim Abbau der Schadstoffe entsteht eine geringe Menge des Mycotoxins T2-Toxin (3,9 µg/Liter). Die Prüfung auf Zearalenon und Deoxinivalenol verlief negativ. Der Pilz stellt durch seinen Stoffwechsel beim Abbau der genannten organischen Lösungsmittel keine Gefahr für die Umwelt dar. Toleranzgrenze für T2-Toxin beträgt in Deutschland 50 µg/kg Weizen.

8. Der Pilz wirkt nicht schädigend auf die Entwicklung von Saatgut und von Pflanzen. Bei entsprechenden Versuchen entwickelten sich sowohl Keimlinge als auch Pflanzen besser.