DE4104624C1 - Degradation of harmful organic material - using lignin-degrading organisms, without the need for specially prepd. substrate - Google Patents

Degradation of harmful organic material - using lignin-degrading organisms, without the need for specially prepd. substrate

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Abstract

Degradation of harmful organic material (I) is carried out using lignin-degrading microorganisms. The organic material is mixed with potato pulp and, if necessary, water, so that the extracellular water content is 20-90 wt.% (based on the total wt. of the mixt.). One of the components of the mixt., or the whole mixt., is inoculated with the micro organisms. Pref., the wt. ratio organic material (I): potato pulp is 1: 0.01 - 10; and the mixt. contains lignin, lignocellulose or cellulose, esp. a mixt. of sawdust and wood chips. USE/ADVANTAGE - Simple process can be widely used. It does not require a specially prepd. substrate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von organischen Schadstoffen in kontaminiertem Material mit Hilfe von ligninabbauenden Mikroorganismen. Es eignet sich insbesondere zur Dekontaminierung von festen und flüssigen Materialien.The present invention relates to a method for mining of organic pollutants in contaminated material Help of lignin-degrading microorganisms. It is suitable especially for decontamination of solid and liquid Materials.

In der DE-OS 37 31 816 ist ein Verfahren zum Abbau schwer abbaubarer Aromaten in kontaminierten Böden bzw. Deponie­ stoffen beschrieben, bei dem bodenfremde ligninabbauende Weißfäulepilze mit vorwiegend hemicellulosehaltigen Abfall­ stoffen, wie z. B. Stroh, die einer Druck- und Temperatur­ behandlung unterzogen worden sind, vermischt und das erhal­ tene Gemisch in die kontaminierten Böden bzw. Deponiestoffe eingebracht wird. Bei diesem Verfahren ist eine Druck- und/oder Temperaturbehandlung für das Stroh erforderlich.In DE-OS 37 31 816, a process for degradation is difficult degradable aromatics in contaminated soil or landfill substances described in the case of the non-soil lignin degrading White rot fungi with predominantly hemicellulose-containing waste fabrics such as B. straw, which is a pressure and temperature have undergone treatment, mixed and received mixture into the contaminated soil or landfill is introduced. In this method, a pressure and / or Heat treatment required for the straw.

Der Abbau von organischen Schadstoffen mittels ligninab­ bauender Mikroorganismen im wäßrigen Medium unter Zusatz von Kohlehydraten ist aus der EP 1 92 237 bekannt. Als Kohlehydrate werden Lignin, Cellulose, Papier, Holzspäne, Sägemehl oder Humus genannt.The degradation of organic pollutants using ligninab building microorganisms in an aqueous medium with addition of carbohydrates is known from EP 1 92 237. As Carbohydrates are lignin, cellulose, paper, wood chips, Called sawdust or humus.

In der Zeitschrift "Wasser, Luft und Betrieb", 1-2/87, Seiten 47 bis 48 werden zum Abbau von Aromaten in belaste­ ten Böden mit Weißfäulepilzen Zusätze von Stroh, oder anderen Produkten mit hohem Cellulosegehalt, wie Säge­ späne, oder Abfallstoffe aus der Lebensmittelverarbeitung beschrieben.In the magazine "Wasser, Luft und Betrieb", 1-2 / 87, Pages 47 to 48 are used to break down aromatics in floors with white rot fungi, additions of straw, or other high cellulose products, such as saw chips, or waste from food processing described.

Der Fachmann entnimmt diesen Druckschriften, daß Weißfäule­ pilze als Kohlenstoffquelle Stoffe mit hohem Lignin- oder Cellulosegehalt benötigen, da ligninabbauende Mikroorga­ nismen als typische Holzzersetzer solche Substrate be­ nötigen. Der Einsatz von Kartoffelpülpe mit einem hohen Gehalt an Stärke, Proteinen und Pektinen wird hierdurch nicht nahegelegt.The expert takes from these documents that white rot mushrooms as a carbon source substances with high lignin or Cellulose content required because lignin-degrading microorganism nisms as typical wood decomposers compel. The use of potato pulp with a high Starch, protein and pectin content is thereby not suggested.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfacheres Dekontaminierungsverfahren zu schaffen, das breiter anwend­ bar ist und keine Vorbehandlung des Substrats erfordert.The object of the present invention is a simpler one To create decontamination procedures that are more widely used bar and does not require any pretreatment of the substrate.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.This task is solved by a procedure according to Characteristic of the main claim. Give the subclaims preferred embodiments of the invention again.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Abbau von organischen Schadstoffen in festen und flüssigen Materialien, beispielsweise in Erdreich, Schlämmen, Schlick, Sedimenten und dergleichen, aber auch in flüssigen Stoffen, wie Grund­ wasser, stehende oder fließende Gewässer, Lösungen in anorganischen oder organischen Lösungsmitteln. Da es un­ abhängig von der Phasenbeschaffenheit flüssig oder fest eingesetzt werden kann, ist sein Anwendungsgebiet praktisch nicht begrenzt.The method according to the invention is suitable for the degradation of organic pollutants in solid and liquid materials, for example in soil, mud, silt, sediments and the like, but also in liquids such as ground water, standing or flowing water, solutions in inorganic or organic solvents. Since it is un depending on the phase quality liquid or solid can be used, its field of application is practical not limited.

Das zu dekontaminierende Material wird mit flüssiger oder getrockneter Kartoffelpülpe so vermischt, daß der gesamte extracelluläre Wassergehalt 20 bis 90 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung. Bevorzugt be­ trägt der gesamte extracelluläre Wassergehalt 30 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, insbesondere 30 bis 50 Gew.-% und ganz insbesondere 30 bis 45 Gew.-%. Die Kartoffelpülpe läßt sich in flüssiger Form einsetzen, beispielsweise in einer Form, wie sie bei der Produktion von Kartoffelstärke anfällt. Wird getrocknete Pülpe ein­ gesetzt, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Kartoffel­ fruchtwasser zuzugeben, das ebenfalls bei der Produktion von Kartoffelstärke anfällt. The material to be decontaminated is liquid or dried potato pulp mixed so that the whole extracellular water content is 20 to 90% by weight, based on the total weight of the mixture. Preferably be the total extracellular water content is 30 to 80 % By weight, particularly preferably 30 to 60% by weight, in particular 30 to 50 wt .-% and very particularly 30 to 45 wt .-%. The potato pulp can be used in liquid form, for example in a form as used in production of potato starch. Will be a dried pulp set, it has proven to be useful, potato to add amniotic fluid, which is also during production of potato starch.  

Das Gewichtsmengenverhältnis von zu dekontaminierenden Material zu Kartoffelpülpe soll 1 : 0,01 bis 1 : 10 betragen, bevorzugt 1 : 0,1 bis 1 : 1, bezogen auf wasser­ freie Substanz.The weight ratio of to be decontaminated Material for potato pulp should be 1: 0.01 to 1:10 amount, preferably 1: 0.1 to 1: 1, based on water free substance.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Mischung ein lignin-, lignocellulose- und/oder cellulosehaltiges Material zugegeben. Dadurch werden das Wachstum und die Aktivität der ligninabbauen­ den Mikroorganismen im allgemeinen beträchtlich gestei­ gert, außerdem ergibt sich durch die Beimischung im all­ gemeinen eine Auflockerung der Struktur und damit eine bessere Durchlüftung der Mischung.In a preferred embodiment of the invention The mixture is a lignin, lignocellulosic and / or cellulose-containing material added. Thereby will degrade the growth and activity of lignin the microorganisms in general considerably increased addition, results from the admixture in space mean a loosening of the structure and thus one better ventilation of the mixture.

Bevorzugt wird der Mischung Holz zugegeben, beispielsweise in Form von Holzmehl oder Holzspänen. Insbesondere bei zu dekontaminierenden Feststoffen, wie beispielsweise Böden oder Deponiestoffen wird dadurch eine vorteilhafte Auflocke­ rung und ein gesteigertes Wachstum der Mikroorganismen erreicht. Es hat sich gezeigt, daß durch die Zugabe von lignin-, lignocellulose- bzw. cellulosehaltigen Stoffen, insbesondere von Holzspänen, eine Krümelstruktur erhält­ lich ist, mit der das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft ausführbar ist. Wood is preferably added to the mixture, for example in the form of wood flour or wood chips. Especially with too decontaminating solids, such as floors or landfill materials is an advantageous catch tion and increased growth of the microorganisms reached. It has been shown that the addition of substances containing lignin, lignocellulose or cellulose, especially wood chips, has a crumb structure Lich, with which the inventive method is special is advantageously executable.  

Die lignin- lignocellulose- und/oder cellulosehaltigen Stoffe, insbesondere Holzmehl oder Holzspäne, werden vor­ teilhaft in Mengen bis zur 1,2fachen Gewichtsmenge des gesamten extracellulären Wassergehalts zugegeben. Eine höhere Dosierung ist im allgemeinen nicht erforderlich und führt zu einer unnötigen Verdünnung der mit Kartoffelpülpe vermisch­ ten zu dekontaminierenden Materialien. Bevorzugt erfolgt der Zusatz in einer Gewichtsmenge, die dem 0,1 bis 1,0fachen des gesamten extracellulären Wassergehalts der Mischung aus zu dekontaminierendem Material und Kartoffelpülpe entspricht.The lignocellulosic and / or cellulosic ones Fabrics, especially wood flour or wood chips, are used partial in amounts up to 1.2 times the weight of total extracellular water content added. A higher one Dosage is generally not necessary and leads to an unnecessary dilution of the mixed with potato pulp materials to be decontaminated. Preferably, the Addition in an amount by weight 0.1 to 1.0 times of the total extracellular water content of the mixture corresponds to decontaminating material and potato pulp.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere die folgenden Mikroorganismen:
polyporus pinsitus, Polyporus platensis, Polyporus brumalis, Polyporus varius, Polyporus melanopus, Polyporus galctinus, Polyporus ciliatus, Trametes versicolor, Trametes zonata, Trametes hirsuta, Pleurotus ostreatus, Oudemansiella radi­ cata, Bjerkandera adusta, Pycnoporus sanguineus, Chryso­ sporium pruinosum, Pyrofomes demidoffii, Phanerochaete sordida, Schizophyllum commune, Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus salmoneo-stramineus, Pleurotus cornucopiae, Pleu­ rotus eryngii, cardoncello, Pleurotus fucu, Pleurotus sajor­ caju.The following microorganisms are particularly suitable for the process according to the invention:
Polyporus pinsitus, Polyporus platensis, Polyporus brumalis, Polyporus varius, Polyporus melanopus, Polyporus galctinus, Polyporus ciliatus, Trametes versicolor, Trametes zonata, Trametes hirsuta, Pleurotus ostreatus, Oudemansiella radi cata, Bjerkandera adusta, Pycnoporus sanguineus, Chryso sporium pruinosum, Pyrofomes demidoffii, Phanerochaete sordida, Schizophyllum commune, Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus salmoneo-stramineus, Pleurotus cornucopiae, Pleu rotus eryngii, cardoncello, Pleurotus fucu, Pleurotus sajor caju.

Es hat sich gezeigt, daß durch den Zusatz von Kartoffelpülpe zu Materialien, die durch ligninabbauende Mikroorganismen dekontaminierbar sind, die Dekontaminierungswirkung der Mikroorganismen erheblich verbessert werden kann. Dies gilt insbesondere für Systeme, die lignin-, lignocellulose- und/ oder cellulosehaltige Zusätze enthalten, wobei Holzmehl oder Holzspäne als Zusatz besonders bevorzugt sind. It has been shown that the addition of potato pulp to materials caused by lignin-degrading microorganisms are decontaminable, the decontamination effect of Microorganisms can be improved significantly. this applies especially for systems that use lignin, lignocellulose and / or contain cellulosic additives, with wood flour or Wood chips are particularly preferred as an additive.  

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Abbau nahezu aller organischen Schadstoffe, sowohl aromatischer als auch aliphatischer Schadstoffe. Als aromatische Schadstoffe sind zu nennen monocyclische und polycyclische Aromaten, insbe­ sondere auch solche mit hochkondensierten Systemen. Als aliphatische Schadstoffe sind zu nennen aliphatische Kohlen­ wasserstoffe in flüssiger oder fester Form, z. B. mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen. Die genannten Verbindungen können auch substituiert sein, beispielsweise durch N- oder O-Sub­ stituenten oder dergleichen, also Alkohole, Aldehyde, Ketone, Säuren, Stickstoffhaltige Substituenten, wie Amine, Amide, NOx. Weiterhin könne die Schadstoffe auch polymerer Natur sein, z. B. synthetische, halbsynthetische oder natürliche Polymere, wie Kunststoffe, Abfälle, z. B. von Textilgeweben, wie Baum­ wolle, Seide, Kunstseide.The method according to the invention is suitable for breaking down almost all organic pollutants, both aromatic and aliphatic pollutants. Aromatic pollutants include monocyclic and polycyclic aromatics, especially those with highly condensed systems. As aliphatic pollutants include aliphatic carbons in liquid or solid form, e.g. B. with 6 or more carbon atoms. The compounds mentioned can also be substituted, for example by N- or O-substituents or the like, ie alcohols, aldehydes, ketones, acids, nitrogen-containing substituents, such as amines, amides, NO x . Furthermore, the pollutants can also be polymeric in nature, e.g. B. synthetic, semisynthetic or natural polymers such as plastics, waste, e.g. B. of textile fabrics, such as cotton, silk, rayon.

Halogenhaltige Schadstoffe werden durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht oder nur in unbedeutenden Mengen abgebaut, deshalb eignet sich das Verfahren nicht für halogenhaltige Kohlenwasserstoffe oder Halogenpolymere, z. B. Polyvinyl­ chlorid. Abgesehen von dieser Beschränkung ist das erfin­ dungsgemäße Verfahren aber nahezu universell einsetzbar für den Abbau von organischen Schadstoffen.Halogen-containing pollutants are caused by the invention Process not or only reduced in insignificant quantities, therefore the process is not suitable for halogen-containing ones Hydrocarbons or halogen polymers, e.g. B. Polyvinyl chloride. Apart from this limitation, this is invented process according to the invention but can be used almost universally for the breakdown of organic pollutants.

Es läßt sich auch verwenden für die Dekontaminierung von Material, das mit Schadstoffen verunreinigt ist, also bei­ spielsweise von kontaminiertem Erdreich, Schlämmen, Schlick, Sedimenten oder von Schadstoffen auf Trä­ gern, wie Geweben oder Metallen. Dabei können gegebenenfalls die kontaminierten Stoffe selbst mit abge­ baut werden, sofern sie in die obigen Gruppen von abbau­ fähigen organischen Stoffen fallen.It can also be used for the decontamination of Material that is contaminated with pollutants, i.e. for example of contaminated soil, sludge, silt, Sediments or pollutants on Trä like tissues or metals. You can if necessary, the contaminated substances themselves with abge be built, provided they fall into the above groups of breakdown capable organic substances.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert.The invention is illustrated below using examples explained in more detail.

Beispiel 1example 1

5 kg Boden aus einer Kokerei, der mit Aromaten, insbeson­ dere polycyclischen Aromaten, kontaminiert war, wurde mit 2 kg Wasser vermischt und 0,5 kg Kartoffelpülpe mit einem Wassergehalt von 80 Gew.-%, 0,9 kg Holzspäne mit einem Wassergehalt von 21 Gew.-% und einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,5-1 cm zugegeben. Die Mischung wurde mit 0,1 kg einer Kultur von Pleurotus ostreatus auf Hirsekörnern angeimpft und in einem Container bei 25°C unter Durchleiten eines schwachen Luftstroms von etwa 1 Vol/Tag kultiviert.5 kg of soil from a coking plant, in particular with aromatics whose polycyclic aromatics, was contaminated with 2 kg of water mixed and 0.5 kg of potato pulp with a Water content of 80% by weight, 0.9 kg of wood chips with a Water content of 21 wt .-% and an average Particle size of about 0.5-1 cm added. The mixture was grown with 0.1 kg of a culture of Pleurotus ostreatus Inoculated millet grains and in a container at 25 ° C while passing a weak airflow of about 1 vol / day cultivated.

Nach einem Zeitraum von 4 Wochen waren ca. 48% der dekon­ taminierenden Aromaten abgebaut, nach 6 Wochen bereits 72% der Kontaminationen.After a period of 4 weeks, approximately 48% of the decon was aromatizing aromatics degraded after 6 weeks 72% of the contamination.

Beispiel 2Example 2

2,2 kg Grundwasser, das durch aromatische Verbindungen kontaminiert war, wurde mit 1 kg Holzspänen und 1 kg Kartof­ felpülpe vermischt, wobei sich eine krümelartige Masse ergab. Sie wurde wie in Beispiel angeimpft und kultiviert. Nach 4 Wochen waren 55% der Aromaten abgebaut, nach 6 Wochen bereits 78%. 2.2 kg of groundwater created by aromatic compounds was contaminated with 1 kg of wood shavings and 1 kg of potato mixed pulp, forming a crumbly mass revealed. It was inoculated and cultivated as in the example. After 4 weeks, 55% of the aromatics were broken down, after 6 weeks already 78%.  

Beispiel 3Example 3

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei anstelle von 0,5 kg Kartoffelpülpe 0,4 kg Wasser eingesetzt wurden. Durch das Weglassen der Kartoffelpülpe wurde der Aromatenabbau nach 6 Wochen auf 35% reduziert. Example 1 was repeated, instead of 0.5 kg Potato pulp 0.4 kg of water were used. By the The aromatics degradation was omitted after the potato pulp 6 weeks reduced to 35%.  

Beispiel 4Example 4

Jeweils 100 g Boden wurden mit 200 ppm Pyren, 200 ppm Chrysen und 100 ppm Benz(a)pyren künstlich kontaminiert und anschließend mit Pleurotus ostreatus wie in Beispiel 1 angeimpft. Den jeweiligen Proben wurden folgende Zusätze zugegeben:In each case 100 g of soil were mixed with 200 ppm pyrene, 200 ppm Chrysen and 100 ppm Benz (a) pyrene artificially contaminated and then with Pleurotus ostreatus as in Example 1 vaccinated. The following additives were added to the respective samples admitted:

Versuch V113/13-1 g Stärke
Versuch V113/14-1 g Malz
Versuch V113/15-1 g Cellulose
Versuch V113/22-1 g Pülpe.Trial V113 / 13-1 g starch
Trial V113 / 14-1 g malt
Experiment V113 / 15-1 g cellulose
Trial V113 / 22-1 g pulp.

Die beiliegende Tabelle stellt die relativen Abbauraten in den 4 Versuchsreihen dar. Eine Kontrolle ohne Zusatz von Pleurotus ostreatus ergab den Vergleichswert "Null".The enclosed table shows the relative degradation rates in the 4 test series. A control without addition of Pleurotus ostreatus gave the comparison value "zero".

Die Tabelle zeigt, daß durch den Zusatz von Kartoffelpülpe in allen Fällen überragende Abbauergebnisse erzielt werden.The table shows that by adding potato pulp Outstanding mining results can be achieved in all cases.

Claims (6)

1. Verfahren zum Abbau von organischen Schadstoffen mit Hilfe von ligninabbauenden Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schadstoffe mit Kartoffelpülpe und nach Bedarf mit Wasser so vermischt werden, daß der gesamte extra­ celluläre Wassergehalt 20 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, beträgt, wobei jeweils einer der Mischungsbestandteile oder die Mischung mit lignin­ abbauenden Mikroorganismen beimpft wird.1. Process for the degradation of organic pollutants with the help of lignin-degrading microorganisms, characterized in that the pollutants are mixed with potato pulp and, if necessary, with water so that the total extra cellular water content is 20 to 90 wt .-%, based on the total weight of the Mixture, is in each case one of the mixture components or the mixture is inoculated with lignin-degrading microorganisms. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von zu dekontaminierendem Ma­ terial zu Kartoffelpülpe auf 1 : 0,01 bis 1 : 10, bezogen auf die Trockensubstanz, eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized, that the weight ratio of Ma to be decontaminated material to potato pulp based on 1: 0.01 to 1:10 to the dry matter. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung lignin-, lignocellulose- und/oder cellulosehaltige Stoffe zugesetzt werden.3. The method according to claim 1, characterized, that the mixture lignin, lignocellulose and / or substances containing cellulose are added. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Holzmehl oder Holzspäne zugesetzt werden.4. The method according to claim 1 and 3, characterized, that wood flour or wood shavings are added to the mixture will. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz auf das bis zu 1,2fache des gesamten extracellulären Wassergehaltes der Mischung eingestellt wird. 5. The method according to claims 3 or 4, characterized, that the addition up to 1.2 times the total extracellular water content of the mixture adjusted becomes.   6. Verwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 für die Dekontaminierung von mit organischen Schadstoffen kontaminiertem Material.6. Use of the method according to claims 1 to 5 for the decontamination of with organic pollutants contaminated material.
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