DE3607864A1

DE3607864A1 - Verfahren zur minderung von abgas-/abluft-schadstoffen mittels photosynthetisierender algen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3607864A1
Application number: DE19863607864
Authority: DE
Inventors: Lutz Dr. 6331 Schöffengrund Schimmelpfeng; Cornelia 2200 Elmshorn Thormälen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1986-03-10
Publication date: 1986-09-25

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der biologischen Schadstoffminderung aus Abgas/Abluft mittels photosynthetisierender Mikroorganismen.
Das angemeldete Verfahren verwendet direkt Abgas/Abluft als Kohlenstoffquelle für schadstofftolerante Mikroorganismen. Die verwendeten Mikroorganismen zeigen bei gegebener Anordnung (siehe Zeichnung) optimales Wachstum. Die übrigen in der Abluft/dem Abgas enthaltenen Schadstoffe beeinflussen das Wachstum dadurch, daß sie als Stickstoff- oder Schwefelquelle für den Aufbau biologischen Materials dienen.
Für die Minderung von Schadstoffen in Ablüften/Abgasen sind bisher vorwiegend chemisch- physikalische Methoden beschrieben worden.
Das gilt vor allem für SO2, NO und Schwermetalle. CO2 wird zunehmend als Schadstoff begriffen, da erhöhte Gehalte von C02 in der Atmosphäre einen Treibhauseffekt auf der Erde bewirken (1,2) Es ist bekannt, daß photosynthetische Organismen das C02 der Luft mit Hilfe der Lichtenergie zu energiereichen Kohlenwasserstoffen reduzieren können (Photosynthese).
Es ist auch bekannt, daß es unter diesen Organismen solche gibt, die Säure und erhöhte Temperaturen benötigen (Acido-/ Thermophilie) (3). Bei allen technischen Verfahren auf physikalisch- chemischer Basis müssen zur Schadstoffminderung große Energiemengen aufgewendet werden (1), die nicht immer zu verwertbaren Produkten führen. Nach dem Stand der Technik sind die Entfernung von NO und SO2 als hintereinandergeschaltete Prozesse in der Anwendungs-oder Erprobungsphase (4). CO2 wird als Schadstoff noch nicht berücksichtigt, Schwermetalle in einem weiteren Verfahrensschritt entfernt (Fällung).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus verschiedensten Abgasen/Ablüften Kohlendioxid, Stickoxide, SO2 und Schwermetalle und wenn möglich weitere Schadstoffe zu fixieren oder zu binden. Dieses ist nach dem Stand der Wissenschaft eine dringliche Aufgabe, Schäden auf die belebte und unbelebte Umwelt zu vermeiden.
Durch die Erfindungsollenin einem einfachen, wenn möglich simultanen, kostengünstigen Verfahren Probleme der Schadstoffminderung aus Abgas/Abluft gelöst werden. Die Ausarbeitung von Kohlendioxidminderungsverfahren sind Voraussetzung für zukünftige gesetzliche Vorlagen. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung schadstofftoleranter Mikroorganismen gelöst. Dadurch ist eine Einleitung ohne vorherige Auftrennung des Abgasgemisches in Kulturen möglich;die Schadstoffe werden simultan gemindert, da C02 als einzige Kohlenstoffquelle genutzt wird. Als Kulturmedium wird praktisch Wasser verwendet, in dem absorbiertes S02, NO als Stickstoff- und Schwefelquelle dienen und die Metallionen auf der Oberfläche der Zellen akkumuliert werden.
Als Energiequelle dient dabei Licht des sichtbaren Spektrums.
Um die oben beschriebenen Aufgaben kostengünstig und energiesparend zu erfüllen, werden nach der weiteren Ausbildung der Erfindung selektierte Mikroorganismen verwendet, - die einen weiten Temperaturtoleranzbereich (40-80°C ) - Säuretoleranzbereich (pH 0-6) - Kohlendioxid- Konzentrationsbereich ( 1-100% ) - hohen Metallakkumulationsgrad ausweisen, - die mit Sonnenlicht (diffus) oder vergleichbarem Licht als Energiequelle, und die ohne zusätzliche Einleitung von Sauerstoff im Abgasgemisch wachsen können. Diese Eigenschaften erlauben die direkte Einleitung von Abgas/Abluft bei ausreichender Oberflächenvergrößerung der Kultur und die axenische Kultur ohne weitere Vorbreitungsverfahren.
- Die erzeugten Mikroorganismen können nach der Kultur verdichtet und verwertet werden.
Mit der Erfindung sind - Minderung des Kohlendioxids aus Abgas/Abluft bei gleichzeitiger Anreicherung mit 02 - Bindung des Kohlendioxids, SO2, NOx in organische, energiehaltige Verbindungen z.B. Stärke, Proteine, Farbstoffe letztendlich - Minderung des Kohlendioxids in der Atmosphäre - Umwandlung von unerwünschten Abgas-/Abluftkomponenten in unbedenkliche biologische Verbindungen - Akkumulation von Metallionen - simultane Minderung von C02, S02 und NOx, damit Verminderung der Kosten für Anlagen und Betriebsmittel.zu erreichen.
Beschreibung eines nusführunesbeispicles: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Zeichnung 1 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen 1 die Verbrennungsquelle von fossilen Brennstoffen, 2 die Absauganlage des Abgasgemisches mittels eines Kompressors. Ein Teil des Abgases wird im Nebenschluß den Xulturmedium- Vorratsbehälter er 3 auf die Betriebstemperatur von mindestens 4300 erwärmen. Das erwärmte Kultur medium speist die beleuchtete Algenkultur 4. Die Algenkultur wird in zu steuernder Menge mit Ab-TuSt begast und fixiert dabei anorganisches Koblendioxid zu Kohlenwasserstoffen. Die gereinigte Abluft verläßt in 5 die Algenkultur. Die Algensuspension wird in 6 verdichtet. Das Kulturmedium verläßt in 7 die Anlagen oder wird dem Vorratsbehälter wieder zugeführt.
Literaturverzeichnis 1. Batelle- Institut, Frankfurt: Die Auswirkungen von C02- Emissionen auf das Klima Bd. 1 und 2 (1981) 2. Baes, C.F.Jr., S.E. Baell, D.W. Lee and G. Marland: The collection, disposal and storage of carbon dioxid.
In: Bach et al (eds) Interactions of Energy and Climate, 495-519, Reidel Publ. Co. Dordrecht (1980) 3. Brock, T.D. (1978): Thermophilic microorganisms and life at high temperatures Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York 4. Jüntgen, H., Richter, E. (1985): Rauchgasreinigung in Großfeuerungsanlagen; Grundlagen und technische Anwendung von kommerziellen Verfahren. Umwelt 4/9,6 - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Minderung von Abluft- oder Abgasschadstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß lebende Algenkulturen das mit ihnen in Berührung kommende Abgas/Abluft von Schadstoffen reinigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kultur der Mikroalge Cyanidium caldarium verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe belichteter Algenkulturen Kohlendioxid (CO2) aus Abluft/Abgas entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit belichteter Algenkultur Schwefeldioxid (SO2) aus Abluft/Abgas entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stickoxide nach Oxidation zu NO2 oder NO3 oder nach Reduktion zu NH4 aus Abluft/Abgas entfernt wird
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Metallionen aus Abgas/Abluft entfernt werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß Abgas/Abluft in einem beleuchteten Behälter, der eine kontinuierlich wachsende Algenkultur enthält(4), geleitet wird und durch die biologische Aktivität der Organismen an Schadstoffen reduziert wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 , dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Einheiten nach Anspruch 7 in Serie geschaltet werden, bis das gewünschte Maß der Schadstoffminderung eingetreten ist.