DE19954643A1 - Herstellung und Anwendung eines Ölbindemittels - Google Patents

Herstellung und Anwendung eines Ölbindemittels

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Abstract

Der Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines Ölbindemittels und seiner Anwendung zum Entfernen von Ölen und Fetten aller Art von wässrigen und festen Oberflächen. DOLLAR A Grundlage des Ölbindemittels sind faserbildende Proteine, die durch chemische Vernetzung und Hydrophobierung in der Lage sind, Mineral-, Erd-, Paraffin-, Getriebe- und Altöl selektiv in Gegenwart von Wasser zu adsorbieren. DOLLAR A Das Ölbindemittel ist schwimmfähig und sinkt auch nach Ölaufnahme in Wasser nicht zu Boden. DOLLAR A Zweite Komponente des Ölbindemittels sind speziell adaptierte Mikroorganismen, die an die faserbildenden Proteine immobilisiert sind und das aufgenommene Öl während der Lagerung abbauen. DOLLAR A Das Ölbindemittel kann zur Beseitigung von Ölschäden sowohl auf festem Untergrund (in Werkstätten, Tankstellen und verschiedenen Industriebereichen) als auch auf Wasseroberflächen (bei Tankerunfällen, in der Werftenindustrie, in Hafenbecken) eingesetzt werden.

Description

Gegenstand dieser Erfindung ist die Herstellung eines Ölbindemittels auf der Basis von Faserproteinen in Kombination mit ölabbauenden Mikroorganismen sowie dessen Einsatz im Bereich der Dekontamination von ölverschmutzten festen Oberflächen und wässrigen Flüssigkeiten.
Ölbindemittel werden in verschiedenen Industriebereichen in großen Mengen zum Aufsaugen von ausgelaufenem Öl auf Böden eingesetzt. Feuerwehren und Wasserwachten setzen Ölbindemittel bei Ölunfällen auf Land und Wasser ein. Die auf dem Markt befindlichen Ölbindemittel werden aus PUR-Granulaten oder Phenolharzen hergestellt und sind kaum oder gar nicht schwimmfähig. Eigene Versuche zeigten nun, dass die hydrophoben Eigenschaften bestimmter faserbildender Proteine wie z. B. Collagen, Gelantine, Casein oder Keratin verstärkt werden können, wenn sie mit Substanzen wie Chrom(III)-sulfat, Kalium- Aluminiumsulfat oder Gerbstoffen wie Tannin behandelt werden. Die chemischen Vorgänge sind recht komplex und haben gemein, dass eine Vernetzung der Proteinfasern und damit eine Hydrophobierung und Stabilisierung erfolgt. Ein weiterer resultierender, sehr wichtiger Effekt der chemischen Behandlung ist die Verbesserung der Schwimmfähigkeit der Produkte.
Die chemischen Modifikationen wirken wie folgt:
  • - Chrom(III)-sulfat führt zur Bildung zweikerniger Chromkomplexe zwischen zwei Carboxylgruppen von Aminosäuren im Proteingerüst.
  • - Tannine bilden Wasserstoffbrücken zwischen den phenolischen Anteilen und den Aminosäuren im Proteingerüst. Carboxylgruppen des Tannins bilden salzartige Verbindungen mit den freien Aminogruppen. Aldehydgruppen reagieren besonders mit der Aminogruppe des Lysins.
Weiterhin zeigte sich, dass Granulate aus Rohstoffen wie Federn und Haaren, die aus den o. g. Proteinen bestehen, in gleicher Weise behandelt werden können und gleiche Eigenschaften entwickeln.
Recycling-Produkte wie Granulate aus Altleder und Altschuhen, deren Lederanteile im Allgemeinen schon gegerbt sind, zeigen auch ohne weitere chemische Behandlung hervorragende Eigenschaften hinsichtlich Ölaufnahme und Schwimmfähigkeit. Versuche mit diesen Recycling-Produkten, bei denen Erdöl, Getriebeöl oder Altöle auf die Wasseroberfläche aufgegeben wurden, zeigten, dass diese Granulate das aufschwimmende Öl selektiv und nahezu vollständig aus dem Wasser entfernen. Die mit Öl beladenen Granulat-Teilchen sinken auch nicht auf den Grund der Gefäße. Die Eigenschaften hinsichtlich Ölaufnahmekapazität ließen sich durch chemische Modifizierung mit Chrom(III)-sulfat, Kalium-Aluminiumsulfat oder Gerbstoffen noch verbessern.
Stand der Technik, Vorteile des Verfahrens
Die bisher auf dem Markt befindlichen Produkte erfüllen nur jeweils Teile der Anforderungen für den praktischen Einsatz von Ölbindemitteln, die da sind:
  • - bei Bodenunebenheiten sollte das Öl auch aus kleinen Poren aufgesaugt werden
  • - das Produkt muss im Wasser schwimmfähig sein
  • - es muss eine hohe Aufnahmekapazität für Öle verschiedenster Art aufweisen
  • - in Gegenwart von Wasser sollte Öl so selektiv wie möglich aufgenommen werden
  • - bei Einsatz auf Straßen sollte das Mittel einen Abstumpfungseffekt hervorrufen
  • - Staubentwicklungen während des Einsatzes sind unerwünscht
  • - die Entsorgung des beladenen Mittels sollte möglichst einfach sein.
Das hier zum Patent angemeldete Ölbindemittel wird allen diesen Anforderungen, zum Teil in hervorragender Weise gerecht:
  • - die Aufnahmekapazität ist mit 7-10 kg Öl pro kg Produkt sehr gut
  • - die Selektivität für Öl in Gegenwart von Wasser sowie die Schwimmfähigkeit sind hervorragend
  • - der Saugeffekt für Öle ist auch bei Bodenunebenheiten vorhanden
  • - der Ölabbau des beladenen Produkts wird durch die immobilisierten Mikroorganismen beschleunigt und damit die Entsorgung vereinfacht.
Beispiel 1 Herstellung des Ölbindemittels aus Gelantine-Granulat
1 kg Gelantine-Granulat (100 mesh) wird in einem Glasgefäß mit einer wässrigen Lösung von Chrom(III)-Sulfat (33%) bei Raumtemperatur und pH 3.5 vier Stunden vorsichtig gerührt. Nach Reaktionsende wird der Überstand abgegossen und das Granulat dreimal mit vollentsalztem Wasser gewaschen und getrocknet.
Beispiel 2 Herstellung des Ölbindemittels aus Gelantine-Granulat
1 kg Gelantine-Granulat (100 mesh) wird in einem Glasgefäß mit einer wässrigen Suspension von Tannin (100 g/l) bei 40°C und pH 5.0 vier Stunden vorsichtig gerührt. Nach Reaktionsende wird der Überstand abgegossen und das Granulat dreimal mit vollentsalztem Wasser gewaschen und getrocknet.
Beispiel 3 Herstellung des Ölbindemittels aus Altleder
500 kg Altleder wird mit einem Schredder (Firma Alpine, Siebgröße 3 cm) vorzerkleinert und über ein Förderband transportiert, auf dem über einen Magnetabscheider Metallteile entfernt werden. Danach wird das Material in einer Schneidmühle (Fa. Rapid) auf eine Korngröße von < 5 mm zerkleinert. Über eine Sprühvorrichtung wird danach eine wässrige Suspension mit ölabbauenden Bakterien auf das Material aufgebracht.
Beispiel 4 Einsatz des Ölbindemittels zur Entfernung von Ölen von der Wasseroberfläche
Ein Wasserbecken wird mit 20 Liter Leitungswasser befüllt und 1 Liter Altöl zugegeben bis sich ein Ölteppich bildet. Danach werden 150 g Ölbindemittel (hergestellt entsprechend Beispiel 3) auf den Ölteppich aufgestreut. Der Vorgang wird mittels einer Videokamera verfolgt: anhand der Ölschlieren ist zu beobachten, dass das Öl selektiv vom Ölbindemittel aufgesaugt wird. Der Vorgang dauert 10 Minuten. Das beladene Ölbindemittel wird abgeschöpft. Es bleibt kein sichtbares Öl auf der Wasseroberfläche zurück.
Beispiel 5 Einsatz des Ölbindemittels zur Entfernung von Ölen von festen Oberflächen
Auf einem Gehweg mit Asphaltbelag wird 1 Liter Erdöl ausgeschüttet. Auf die Erdöllache wird 300 g Ölbindemittel (hergestellt aus Altschuhmaterial, entsprechen Beispiel 3) aufgestreut. Nach dreißig Minuten wird das beladene Material mit einem Besen aufgekehrt. Es sind keine Ölreste auf dem Boden zu sehen. Die Oberfläche ist nicht mehr glatt.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines Ölbindemittels aus faserbildenden Proteinen und Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, dass die faserbildenden Proteine in Granulatform umgewandelt und durch Reaktion mit bestimmten chemischen Verbindungen hydrophob und schwimmfähig gemacht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserproteine Collagen, Keratin, Casein und Gelantine sein können.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verbindungen Chrom(III)- sulfat, Kalium-Aluminiumsulfat, Tannin, Ester von Phenolcarbonsäuren mit Zuckern und/oder anderen mehrwertigen Alkoholen sowie andere Gerbstoffe sein können.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Verbindungen in Konzentrationen von 5-40 Vol.% in der Reaktionslösung vorliegen.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Modifizierung bei Temperaturen von 20-70°C sowie pH-Werten von 3,0 bis 7,5 durchgeführt werden kann.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Oberflächen der Faserproteine nach Ablauf der chemischen Modifizierung Mikroorganismen immobilisiert werden.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Mikroorganismen Pseudomonas putida, Pseudomonas spec., Acinetobacter calcoaaceticus, Nocardia spec., Corynebacterium spec., Candida lipolytica, Candida tropicalis, Rhodopseudomonas palustris, Rhodococcus spec. sind.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Faserproteine auch Federn, Haare, Leder, Schuhe und andere lederhaltige Materialien verwendet werden können.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Granulate aus Altschuhen, Altleder und anderen gegerbten lederhaltigen Materialien auch ohne chemische Modifizierung als Ölbindemittel auf festen und wässrigen Oberflächen eingesetzt werden können.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien durch Maschinen wie Schredder und Schneidmühlen in ein bis vier Stufen auf Korngrößen von kleiner 20 mm zerkleinert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte Material über Förderbänder gefördert und durch Magnet- und NE- Abscheider von metallischen Bestandteilen befreit wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ölabbauenden Mikroorganismen als wässrige Suspension nach der letzten Zerkleinerungsstufe auf das zerkleinerte Material (Granulat) aufgesprüht werden.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in dieser Weise hergestellte Ölbindemittel auf Wasser aufschwimmende Mineralöle, Erdöl, Getriebeöle, Motoröle, Hydrauliköle und Altöle verschiedenster Art selektiv adsorbiert und diese so nahezu vollständig von der Wasseroberfläche entfernt werden.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem in dieser Weise hergestellten Ölbindemittel Mineralöle, Erdöl, Getriebeöle, Motoröle, Hydrauliköle und Altöle verschiedenster Art von festen Oberflächen nahezu vollständig entfernt werden.
15. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Ölbindemittel immobilisierten Mikroorganismen in der Lage sind, die an dem Ölbindemittel adsorbierten Öle und Altöle verschiedenster Art biologisch abzubauen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Ölen und Altölen verschiedenster Art beladene Ölbindemittel in einen geeigneten Reaktor mit Nährlösung vermischt und belüftet wird, um den Ölabbau zu beschleunigen.
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