DE4100758A1 - Verfahren zur entfernung von schadstoffen aus substraten, vorzugsweise boeden mittels hoeherer pflanzen - Google Patents
Verfahren zur entfernung von schadstoffen aus substraten, vorzugsweise boeden mittels hoeherer pflanzenInfo
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- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
- B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
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Description
Im Kreislauf der Stoffe haben Pflanzen, insbesondere
höhere grüne Pflanzen insofern eine besondere Funktion,
als sie in der Lage sind, für den Menschen schädliche
Stoffe aufzunehmen und zu speichern.
Dies gilt sowohl für anorganische Schadstoffe wie bei
spielsweise Schwermetalle, als auch für organische
Schadstoffe, die im Boden nicht oder nur sehr langsam
abgebaut werden.
Die Entfernung von Schadstoffen aus dem Boden ist eine
wesentliche Form der Altlastensanierung. Dafür gibt es
physikalische, chemische und biologische Möglichkeiten
und Verfahren.
Während höhere Pflanzen bei der Reinigung von Abwässern
bereits eingesetzt werden, ist ihre Verwendung im
Bereich der Entfernung von Schadstoffen aus dem Boden,
beispielsweise als Teilprozeß einer Altlastensanierung
bisher nicht beschrieben oder realisiert.
Eine gewerbliche Nutzung höherer Pflanzen zur Entfernung
von Schwermetallen aus dem Boden ist bisher ebenfalls
nicht beschrieben.
Bisher werden Schwermetalle technisch und gewerblich aus
Boden oder anderen festen Substraten durch Laugung oder
Klassierung entfernt. Typische hierfür verwendete
Techniken sind die Bodenwäsche, Klassierungsanlagen oder
Haldenlaugungseinrichtungen.
Diese Verfahren haben neben großer wirtschaftlicher
Bedeutung aber auch Nachteile: So sind sie in der Regel
mit größeren Erdbewegungen (Auskoffern) oder der
Installation von beispielsweise Abflußeinrichtungen
(Drainage) verbunden. Für Laugungsprozesse werden
immer wasserdichte Abgrenzungen im Reaktionsbereich
notwendig. Durch diese Aufwendungen steigen die Prozeßkosten
im Entsorgungsbereich erheblich.
Dadurch wird eine Vermeidungshaltung beim Verursacher
gefördert, die den wichtigen Forderungen und der Bedeu
tung des Umweltschutzes entgegensteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver
fahren zu beschreiben, welches die Nachteile hohen
technischen und finanziellen Aufwandes im Bereich
der Entfernung von Schadstoffen, insbesondere Schwer
metallen in vermindertem Maße hat und bei dessen
konsequenter Ausführung organische Wertstoffe und
Energien bei gleichzeitiger Schadstoffentsorgung
gewonnen werden können.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren rea
lisiert, mit dem Schadstoffe aller Art aus kontami
nierten Substraten entfernt werden, indem auf diesen
Substraten Pflanzen angebaut werden, die in der Lage
sind, diese Schadstoffe in sich aufzunehmen und zu
speichern.
Damit wird eine Entfernung der Schadstoffe aus dem
Substrat, beispielsweise Boden, durch herkömmliche
Anbau- und Erntetechnik erreicht.
Die für dieses Verfahren in Frage kommenden Pflanzen
sollen bestimmte Anforderungen erfüllen. Sie müssen
die betreffenden zu entfernenden Schadstoffe aufnehmen
und anreichern bzw. speichern. Im weitesten Sinne sind
alle Pflanzen, die beispielsweise einen kontaminierten
Standort besiedeln können, Schadstoffe aufnehmen und
speichern und aus denen eine Rückgewinnung der Schad
stoffe zum Zwecke einer sachgerechten Entsorgung möglich
ist, dafür geeignet.
Während der erste Teil des Verfahrens (Saat, Ernte,
Lagerung) mit landwirtschaftlicher Technik ausgeführt
wird, erfolgt im zweiten Teil des Prozesses nach einer
Zerkleinerung und teilweisen oder gänzlichen Verflüssi
gung der mit dem Schadstoff beladenen Pflanze eine Ab
trennung des betreffenden Schadstoffes aus dem so er
haltenen Biomassebrei mit herkömmlichen chemischen,
physikalischen, biochemischen oder mikrobiologischen
Methoden und entsprechender Technik.
Für das Verfahren ist weiterhin kennzeichnend, daß
neben der Schadstoffreaktion, die einer weiteren Entsor
gung oder einem Recycling zugeführt wird, organische
Wertstoffe entstehen, die einer weiteren Verarbeitung
zugänglich sind. Diese Wertstoffe sind je nach Verfah
rensvariante monomere Bestandteile von Biomasse oder
mikrobielle Stoffwechselprodukte, die für weitere Syn
thesen oder zur Energiegewinnung verwendet werden
können (Abb. 1).
Damit erhält das Gesamtverfahren neben der entsor
gerischen eine produktive Komponente, die die Ökonomie
des Prozesses wesentlich beeinflussen kann:
Die Entsorgung geht mit der Gewinnung von Wertstoffen aus Sonnenlicht und Kohlendioxid durch die Verwendung grüner Pflanzen einher.
Die Entsorgung geht mit der Gewinnung von Wertstoffen aus Sonnenlicht und Kohlendioxid durch die Verwendung grüner Pflanzen einher.
Hierin besteht der wirtschaftliche Vorteil und der
Neuheitswert der Erfindung gegenüber allen bisher
bekannten Lösungen.
Die Erfindung trägt dazu bei, Vermeidungshaltungen im
Umweltschutzbereich durch ökonomische Attraktivität
der Verfahren abzubauen.
Auf dem Gelände eines ehemaligen Rieselfeldes wird
eine hohe Konzentration an Schwermetallen nachgewiesen.
Somit ist dieser Standort als Altlastenstandort zu
bezeichnen und es besteht die Notwendigkeit, diese
Fläche zu sanieren. Dies bedeutet, die Schwermetall
konzentration so zu senken, daß keine Gefährdung von
dieser Fläche ausgehen kann. Dafür muß eine bestimmte
festgelegte Grenzkonzentration unterboten werden.
Verschiedene Methoden der Schwermetallentsorgung
können nun in Betracht kommen.
Da für die Sanierung genügend Zeit zur Verfügung
steht, weil es sich um eine in näherer Zukunft nicht
unbedingt zu nutzende Fläche handelt und auch ein
Abwandern der Schwermetalle ins Grundwasser nicht
unmittelbar erfolgen kann, wählt der zur Entsorgung
verpflichtete Verursacher die für ihn ökonomischste,
d. h. kostengünstigste Methode.
Diese besteht nach der hier angegebenen Erfindung
darin, die gesamte zu entsorgende Fläche zunächst
urbar zu machen und für den Anbau einer bestimmten
Pflanzenart, beispielsweise Phragmites communis,
vorzubereiten.
Von dieser Pflanzenart ist bekannt, daß sie Schwer
metalle aufnimmt und anreichert. Darüber hinaus hat
sie für das Verfahren wesentliche biologische Eigen
schaften, die in einer hohen Wachstumsgeschwindigkeit
bestehen.
Die Entfernung der Schwermetallionen aus dem Boden
erfolgt nun durch den Anbau dieser Pflanzen, der Auf
nahme und Anreicherung dieser Ionen innerhalb der
wachsenden Pflanze und die rechtzeitige Ernte derselben.
Im zweiten Verfahrensschritt wird die geerntete
Pflanzenbiomasse zunächst mechanisch zerkleinert,
sodann durch Hinzugabe von Wasser und die Einwirkung
geeigneter physikalischer, chemischer oder biologischer
Agenzien eine Verflüssigung der Biomasse bis zu einem
solchen Grad erreicht, welcher für die quantitative
Entfernung der Schwermetalle notwendig ist.
Die Abtrennung der Schwermetallionen von der Biomasse
erfolgt mit Hilfe einer Reihe bekannter Methoden.
Somit steht am Ende des Prozesses neben der hochkonzen
trierten Schwermetallfraktion eine Biomassesuspension
zur Verfügung, die in verschiedener Weise genutzt werden
kann, beispielsweise als Rohstoff für biotechnologische
Produktsynthesen.
Das Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1 wird dadurch
vereinfacht, daß nach der Ernte von Phragmites communis
mit demselben nach entsprechender Vorbereitung mit den
dafür üblichen Methoden (mechanische Zerkleinerung, Teil
verflüssigung) eine Biogasproduktion durchgeführt wird.
Bei der Biogasbildung wird der größte Teil der Biomasse
in die Gase Methan und Kohlendioxid umgesetzt, welche
als Gemisch zur Verbrennung geeignet sind.
Die Schwermetalle befinden sich nach diesem Prozeß in
der bakteriellen Biomasse, welche die Biogasentstehung
katalysiert hat.
Die Verwendung des Biogases erfolgt durch Verbrennung.
Mit der so gewonnenen Wärmeenergie werden die über der
zu entsorgenden Fläche errichteten Foliengewächshäuser
beheizt, so daß ein schnelles, saisonunabhängiges
Wachstum dieser wärmeliebenden Pflanze und damit eine
schnellere Entfernung der Schwermetalle aus dem Boden
erfolgen kann.
In einer Ackerfläche wird eine wesentlich über den
Normwert hinausreichende Konzentration eines schwer
abbaubaren organischen Insektizides nachgewiesen.
Von dieser organischen Verbindung ist bekannt, daß
sie durch bestimmte höhere Pflanzen aufgenommen und
angereichert werden kann. Andererseits ist ein mikro
biologischer Abbau der Verbindung unter bestimmten,
jedoch im Boden meist nicht hinreichend gegebenen
Bedingungen möglich.
Dies führt zu einem Verfahren, durch das die schwer
abbaubare Substanz im ersten Schritt via Pflanze aus
dem Boden entfernt wird. Im zweiten Schritt erfolgt
der mikrobiologische Abbau dieser Verbindung mit Hilfe
dafür geeigneter Mikroorganismenstämme in einem Biore
aktor unter für den Abbau optimalen Bedingungen.
Dabei dienen die organischen Inhaltsstoffe der Entsor
gerpflanze der Vermehrung solcher Mikroben, die zum Ab
bau der Problemverbindung in der Lage sind.
Die dabei entstehende Biomasse kann wiederum als Aus
gangsmaterial für biotechnologische Prozesse ver
wendet werden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen, aus
Substraten, vorzugsweise Böden mittels höherer
Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ent
fernung von Schadstoffen, vorzugsweise Schwer
metallen aus Substraten, vorzugsweise Böden
dadurch erfolgt, daß auf diesen solche Pflanzen
angebaut werden, die in der Lage sind, den zu ent
fernenden Schadstoff aufzunehmen und im Pflanzen
körper zu speichern, diese Pflanzen geerntet wer
den und in einem zweiten Verfahrensschritt die
Pflanzen so behandelt werden, daß die in ihnen
befindlichen Schadstoffe aus ihnen entfernt werden
und die schadstofffreie Biomasse einer weiteren
Verwendung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,
daß hierfür alle Pflanzen Verwendung finden können,
welche auf dem zu entsorgenden Substrat mit oder
ohne zusätzliche Kultivierungsmaßnahmen zu wachsen
vermögen, den zu entfernenden Schadstoff aufnehmen
und im Pflanzenkörper in veränderter oder unverän
derter Form speichern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet
dadurch, daß das zu entsorgende Substrat für eine
effektive Entsorgung dadurch vorbereitet werden
kann, daß chemische, biologische und physikalische
Maßnahmen angewandt werden, die ein beschleunigtes
Pflanzenwachstum und eine vermehrte Aufnahme und
Speicherung des zu entfernenden Schadstoffes in der
für die Entsorgung verwendeten Pflanze herbeiführen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch, daß die für die Entfernung
der Schadstoffe verwendeten Pflanzen oder Pflan
zenteile nach der Ernte einer Verarbeitung zuge
führt werden, die den Zweck verfolgt, die in den
Pflanzen oder Pflanzenteilen gespeicherten Schad
stoffe so aus diesen zu entfernen, daß die Schad
stoffe weiterhin fachgerecht entsorgt werden können.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch, daß die Verarbeitung der
Pflanzen oder Pflanzenteile nach der Ernte mit
bereits bekannten Methoden so geschieht, daß nach
der Entfernung der in den Pflanzen oder Pflanzen
teilen gespeicherten Schadstoffe aus diesen das
Pflanzenmaterial als Biomasse einer weiteren
Verarbeitung zugeführt werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914100758 DE4100758A1 (de) | 1991-01-12 | 1991-01-12 | Verfahren zur entfernung von schadstoffen aus substraten, vorzugsweise boeden mittels hoeherer pflanzen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914100758 DE4100758A1 (de) | 1991-01-12 | 1991-01-12 | Verfahren zur entfernung von schadstoffen aus substraten, vorzugsweise boeden mittels hoeherer pflanzen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4100758A1 true DE4100758A1 (de) | 1992-07-23 |
Family
ID=6422905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914100758 Withdrawn DE4100758A1 (de) | 1991-01-12 | 1991-01-12 | Verfahren zur entfernung von schadstoffen aus substraten, vorzugsweise boeden mittels hoeherer pflanzen |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 1991-01-12 DE DE19914100758 patent/DE4100758A1/de not_active Withdrawn
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