WO2004043868A1 - Verfahren zum reinigen von abwasser - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Reinigung von Abwassern oder anderen, organische Schadstoffe enthaltenden Fluiden oder Stoffen, bei dem Photosensibilisatoren in den Zellen der Schadstoffe eingelagert und mit Licht im bevorzugten absorbierten Wellenlängen bereich bestrahlt werden. Die Photosensibilisatoren werden durch das Licht aktiviert und dabei reaktive Substanzen, wie Singulett-Sauerstoff freigesetzt. Diese reaktiven Substanzen bauen durch Oxidation- und Reduktionsvorgänge die Zellen der organischen Schadstoffe ab. Das verwendete Reinigungs oder Klärmittel enthält eine mikrobiotische Mischkultur, wobei ein Anteil Mikroorganismen Photosensibilisatoren freisetzt.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Reinigen von Abwasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Abwasser oder anderen mit organischen Verschmutzungen belasteten Fluiden oder Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Reinigungs- oder Klärmittel insbesondere zur Durchführung des Verfahrens so wie Verwendungen dieses Reinigungsmittels .

Die biologische Abwasserreinigung gewinnt zunehmende Bedeutung. In der DE10149447 AI wird ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser vorgestellt, bei dem eine Mischung von Mikroorganismen zugegeben wird, die einen Anteil von Licht emittierenden Organismen und einen Anteil von photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen enthält, die durch das von den erstgenannten Mikroorganismen emittierte Licht angeregt werden und die organischen Bestandteile umsetzen.

Es zeigte sich, dass eine derartige Mischung gut geeignet ist, um organische Bestandteile von Abwasser oder sonstige industrielle Rückstände, wie beispielsweise in einem Fettabscheider von industriellen Kläranlagen abzubauen, bei bestimmten Betriebsbedingungen jedoch verbesserungsfähig erscheint.

Viele Reinigungsmittel zur Reinigung von Gegenständen aus Gewebe-/Fasermaterial als auch von harten Oberflächen in Haushalt, Industrie oder Gewerbe enthalten desinfizierende und Schadstoff- sowie fettabbauende Mittel. Ein sehr häufig eingesetztes Desinfektionsmittel sind Chlorverbindungen und auch das Chlor selbst, meistens in Form des Hypochlorits als desinfizierender Bestandteil .

Hypochlorite sind die Salze der hypochlorigen Säure und sie zersetzen sich in Abhängigkeit von ihrem Wassergehalt bei Temperaturen über 80°C unter Abspaltung von Sauerstoff .

Chlorverbindungen sind nicht immer unbedenklich für die Umwelt und die Personen, die mit chlorhaltigen

Produkten in Kontakt kommen. So ist das Hypochlorit außerdem ein starkes Oxidationsmittel, das für die

Atemwege und für die Haut gefährlich sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effektivität der Reinigung von Abwasser oder von sonstigen mit organischen Verunreinigungen belasteten Stoffen weiter zu verbessern. Es soll des Weiteren ein Reinigungs- oder Klärmittel geschaffen werden, das gänzlich ohne Chlor auskommt und absolut unbedenklich für die Umwelt und die damit in Kontakt geratenen Personen ist. Des Weiteren sollte ein solches Mittel in der Lage sein, selbst hartnäckigste Beläge auf Oberflächen jeder Art entfernen zu können und effektiv organische Substanzen und Fett in damit belasteten Gewässern abbauen und/oder neutralisieren zu können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den

Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Reinigungsmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 und durch dessen Verwendung gemäß Patentanspruch 19 gelöst.

Erfindungsgemäß werden zunächst in den Zellen der organischen Bestandteile Photosensibilisatoren eingelagert, die derart angereicherten organischen Bestandteile mit Licht einer Wellenlänge beaufschlagt, die im Absorptionsbereich des eingesetzen Photosensibilisators liegt. Durch diese Lichteinwirkung wird der Photosensibilisator aktiviert und infolge von ablaufenden photochemischen Reaktionen sowie Energieübertragungsprozessen Singulett-Sauerstoff und sonstige reaktive Substanzen, wie beispielsweise Radikale als angeregter Zustand des Photosensibilisators gebildet. Diese in den Zellen freigesetzten reaktiven Substanzen bauen durch Oxidations- und Reduktionsvorgänge die Zellen der unerwünschten Bestandteile des Fluids ab.

Erste Vorversuche ergaben, dass sich mit einem derartigen photodynamischen Verfahren die Effektivität der Abwasseraufbereitung mittels Mikroorganismen weiter verbessern läßt.

Erfindungsgemäß werden die Photosensibilisatoren durch Zugabe von Mikroorganismen eingebracht, die Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich absorbieren und bei Anregung mit Licht Photosensibilisatoren freisetzen. D.h., bei dieser Variante erfolgt vor der Anregung der Photosensibilisatoren mittels Bestrahlung zur Bildung der Radikale eine erste Beaufschlagung der Mischung mit Licht, um die Photosensibilisatoren zu erzeugen und in die Zellen einzubringen.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Reinigungs- oder Klärmittel, das folgende Bestandteile enthält: eine mit Säure behandelte mikrobiotische Mischkultur und ein basisches Trägermaterial. Dieses Reinigungsmittel wird dann vor Anwendung mit Wasser vermischt, so dass sich ein vorbestimmter ph-Wert einstellt.

Es ist überraschenderweise festgestellt worden, dass zuvor mit Säure behandelte Mikroorganismen in einem basischen Trägermaterial eingebettet werden können und dort gewissermaßen in einem passiven Zustand verbleiben. Bei der Zugabe von Wasser, und damit bei Änderung des pH- Werts gegen den neutralen Bereich, werden die Mikroorganismen aktiv und können in diesem Zustand hervorragend als Reinigungsmittel zur Reinigung verschiedenster Gegenstände, Oberflächen und Fluiden verwendet werden.

Ein ganz entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels liegt darin, dass es keine chlorhaltigen Verbindungen enthält. Damit ist das Reinigungsmittel unbedenklich für die Umwelt und den Mensch einsetzbar.

Als geeignete Mikroorganismen zur Erzeugung von Photosensibilisatoren kommen beispielsweise das Bakteriochlorophyll, das Monascus Purpurus (Pigment 3658) , das Limicola-Nadson (Zellfarbstoff 2145) oder das Pseudo onas Fluorescens oder sonstige Photosensibilisatoren produzierende Mikroorganismen in Frage .

Bei der Verwendung eines Bakteriochlorophylls kommt es dann zu einer Chlorophyll-A-Reaktion, wobei bei einer Anregung im Wellenlängenbereich 354 nm bis 450 nm Licht im Wellenlängenbereich von 684 nm absorbiert wird. Durch die bakterielle Freisetzung von Aminolävulinsäure wird Protoporphyrin IX freigesetzt, das selektiv von den Zellen der organischen Bestandteile aufgenommen und gespeichert wird.

Die Effektivität der Abwasserreinigung läßt sich weiterhin erhöhen, wenn die Mischung lichtemittierende

Organismen enthält, die durch die Lichtemission photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen anregen und zusätzlich die organischen Bestandteile abbauen.

Die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und die Leuchtbakterien sind als System zu betrachten. Das Wechselspiel zwischen den photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und den Leuchtbakterien führt dazu, dass die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen durch das von den Leuchtbakterien emittierte Licht zur Photosynthese angeregt werden. Die Mikroorganismen betreiben die Photosynthese mit Schwefelwasserstoff und Wasser und setzen Schwefel bzw. Sauerstoff frei. Ferner können sie Stickstoff sowie Phosphat binden und organische wie anorganische Materie abbauen.

Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen verwendet, die fakultativ phototroph sind. Fakultativ phototroph bedeutet, dass die Mikroorganismen sowohl unter anaeroben Bedingungen im Licht als auch unter aeroben Bedingungen im Dunklen wachsen können.

Zu den Photosynthesebakterien gehören gramnegative aerobe stabformige und kreisförmige Bakterien sowie grampositive kreisförmige Bakterien. Diese können

Endosporen aufweisen oder ohne Sporen vorhanden sein.

Dazu zählen beispielsweise auch grampositive

Aktinomyceten und verwandte Bakterien. In diesem Zusammenhang können auch stickstoffbindende Organismen genannt werden. Dazu gehören beispielsweise Algen, wie Anabena Nostoc in Symbiose mit Azola. Des Weiteren können Aktinomyceten, z. B. Frankia in Symbiose mit Erlen und Bakterien, wie Rhizobium in Symbiose mit Leguminosen, erwähnt werden.

Außerdem können auch aerobe Algen, Azotobacter, methanoxidierende Bakterien und Schwefelbakterien verwendet werden. Dazu zählen auch grüne Schwefelbakterien und braungrüne Photosynthesebakterien. Hier können auch nicht violette Schwefelbakterien und violette Schwefelbakterien genannt werden.

Es ist bevorzugt, dass in der mikrobiologischen Mischung als fakultativ phototrophe Mikroorganismen, Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillus-ähnliche Formen enthalten sind. Die vorgenannten fakultativ phototrophen Mikroorganismen können auch als Mischungen aus zwei oder mehr davon vorliegen. In einer ganz besonderen Ausführungsform liegen alle sechs genannten Mikroorganismen als Mischung vor.

Das Licht, das die Photosynthese antreibt, stammt von den Leuchtbakterien, die als zweite essentielle Komponente in der mikrobiologischen Mischung enthalten sind. Diese Leuchtbakterien besitzen eine Leuchtkraft, d. h. sie sind in der Lage, Lichtquanten auszusenden. Es handelt sich hierbei um ein System, das enzymatisch abläuft. Als Beispiel kann hier das Luciferin-Luciferase- System genannt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungsgemäßen Mischung als Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea enthalten. Es ist auch möglich, eine Mischung aus mindestens zwei daraus zu wählen.

Zur Optimierung der mikrobiologischen Mischung können weitere Bestandteile darin enthalten sein. Vorzugsweise sind solche Nebenbestandteile Pflanzenextrakte, Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, andere Mikroorganismen wie oben. Die Nebenbestandteile können einzeln oder in Kombination in der mikrobiologischen Mischung vorliegen. Die Pflanzenextrakte können beispielsweise Spitzwegerich, Hopfen, etc., enthalten.

Als Nährlösung für die mikrobiologische Zusammensetzung wird im Allgemeinen eine Lösung verwendet, die dazu beiträgt, dass die darin enthaltenden Bestandteile, insbesondere die Mikroorganismen, ohne weiteres darin leben können. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Wechselwirkung der Photosynthesebakterien und der Leuchtbakterien vollständig zum Tragen kommt. Es hat sich erwiesen, dass eine biologische Nährlösung mit Melasse, insbesondere Rohzuckermelasse oder Zuckerrübenmelasse als Hauptbestandteil geeignet ist.

Die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und die Leuchtbakterien liegen in der mikrobiologischen Mischung normalerweise in einem Verhältnis von 1 : 10 bis 1 : 500 vor. Ein bevorzugtes Verhältnis ist 1 : 100.

Die vorbeschriebenen Komponenten werden homogenisiert, so dass als erstes Zwischenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens eine mikrobiotische Kultur vorliegt, deren Anteil ein Abhängigkeit vom zu behandelnden Wasser eingestellt werden. Gegebenenfalls wird die Mischkultur für einen späteren Gebrauch eingefroren oder im Vakuum lyophilisiert .

Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der mikrobiotischen Mischkultur wird auf die ältere Patentanmeldung DE 100 62 812 der Anmelderin verwiesen, deren Inhalt zur Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung zu zählen ist .

Zur weiteren Verbesserung der Reinigungskraft kann das erfindungsgemäße Reinigungsmittel oberflächenaktive Stoffe enthalten. Bevorzugt werden Tenside als oberflächenaktive Stoffe verwendet. Je nach Anwendung können kationische, anionische und nicht ionische Tenside zum Einsatz kommen. Hier können handelsübliche Tenside in den entsprechenden Mengen je nach Anwendungsgebiet beigemischt sein.

Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel eignet sich zur effektiven Reinigung von praktisch allen Gegenständen aus

Gewebe- und Fasermaterial und auch von harten Oberflächen in Haushalt, Industrie und Gewerbe. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel jede Art von Belägen von Oberflächen entfernt werden. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Reinigungsmittel hervorragend zum Abbau von Fett in fetthaltigen Wasser eingesetzt werden. Somit eignet es sich hervorragend als Allzweckreiniger, Teppichreiniger, Fußbodenpflegemittel, Sanitärreiniger, Geschirrspülmittel sowie Putz- und Scheuermittel. Ganz besonders eignet sich das erfindungsgemäße Reinigungsmittel zur Reinigung von Kraftfahrzeugen in Kraftfahrzeugwaschanlagen, wie beispielsweise Bus aschanlagen.

Die besonders gute ReinigungsWirkung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels liegt möglicherweise daran, dass die Mikroorganismen beim Abbau organischer Inhaltsstoffe Singulett-Sauerstoff produzieren. Es handelt sich dabei um den niedrigsten elektronischen Anregungszustand des molekularen Sauerstoffs. Die geringe Anregungsenergie reicht als Aktivierungsenergie für verschiedene beispielsweise oxidative Prozesse aus, über die Zellen der organischen Verschmutzungen geschädigt und aufgebrochen somit die Reinigungswirkung verbessert werden kann.

So können auch belastende organische Substanzen in damit belasteten Gewässern in geeigneter Weise mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel durch Abbau und/oder Neutralisation entfernt werden. Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel kann auch als Klärmittel für jedes andere belastete Wasser, wie Abwässer verwendet werden. Es ist im Haushalt in kleinen Mengen ohne weiteres einsetzbar wie auch in größeren Mengen in Industrie und im Gewerbe.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die mit Säure vorbehandelten und getrockneten Mikroorganismen in Silikate einzubetten, so dass das Reinigungsmittel ähnlich wie ein Waschpulver vorliegt. Die Anmelderin behält sich vor, auf diesen Aspekt eine eigene Anmeldung oder einen unabhängigen Patentanspruch zu richten.

Zur Reinigung von beispielsweise kommunalem oder industriellem Abwasser wird eine Mikroorganismenmischung zugegeben, deren Grundzusammensetzung in der DE 101 49 447 AI beschrieben ist.

Die zur Abwasserreinigung eingesetzte mikrobiotische Mischkultur (mikrobiologische Zusammensetzung) enthält bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Anteil an photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen, einen Anteil an Leuchtbakterien oder ähnlich wirkenden lichtemittierenden Mikroorganismen, die in einer breitbandigen biologischen Lösung gelöst sind. Erfindungsgemäß sind des Weiteren Mikroorganismen enthalten, die die Bildung von Singulett-Sauerstoff in der vorbeschriebenen Weise unterstützen.

Die in dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel enthaltende mikrobiotische Mischkultur wird vorzugsweise zuvor mit einer Säure behandelt. Es ist wesentlich, dass die mikrobiotische Mischkultur nach der Säurebehandlung einen pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 3 aufweist. Es kann jede geeignete Säure, sei es eine anorganische oder eine organische Säure, für die Beandlung der mikrobiotischen Mischkultur gewählt werden. Praktischerweise verwendet man Chlorwasserstoffsäure (HCl) .

Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, bilden die Mikroorganismen der Mischkultur bei der Säurebehandlung, das heißt, im sehr niedrigen pH-Wert-Bereich, einen Biofilm, ähnlich einer inaktiven schleimartigen extrazellulären Substanz (EPS) , die die oder diese tragende Agglo erate, beispielsweise Flocken einschliessen und somit vor einer Schädigung schützen. Es kann davon ausgegangen werden, dass dieser Zustand der Mischkultur für die Mikroorganismen einen geeigneten Schutz bietet.

Ein weiteres Element in dem erfindungsgemäßen

Reinigungsmittel ist das basische Trägermaterial. Die vorbehandelten Mikroorganismen inkorporieren sich in das basische Trägermaterial. Dort liegen sie quasi eingebettet vor und verbleiben im inaktiven Zustand. Die basische Lösung kann bevorzugt eine Natronlauge oder eine ammoniakalische Lösung sein. Voraussetzung ist allerdings, dass der pH-Wert der basischen Lösung in einem Bereich von 9 bis 14, insbesondere 11 bis 14, liegt.

Ein weiteres Element bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittel ist das Wasser. Wenn die in dem basischen Trägermaterial eingelagerten Mikroorganismen mit Wasser in Berührung kommen, löst sich der vorbeschriebene Zustand der Mikroorganismen (eingebettet in Biofilm) auf und sie erhalten ihre ursprüngliche Aktivität und entfalten in effektiver Weise ihre volle Reinigungskraft.

Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel kann prinzipiell nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Ein bevorzugtes Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels besteht darin, zunächst eine mikrobiologische Mischkultur mit Säure zu behandeln, die Mischkultur mit der sich ausbildenden Schutzschicht (Biofilm, EPS) zu filtrieren und zu sammeln; die vorbehandelte Mischkultur mit einem basischen Trägermaterial zu mischen und schließlich Wasser bis zu einem pH-Wert von 8,5 bis 10/vorzugsweise 9 , 5 hinzuzugebe .

Nach der Säurebehandlung wird die Mischkultur über eine Trennvorrichtung filtriert. Bevorzugt wird hier eine geeignete Membran verwendet . Nach dem Sammeln der Mischkultur wird diese dann auf übliche Weise getrocknet.

Bevorzugt wird die Mischkultur nach der Filtration und der Antrocknung einer Gefriertrocknung (vorzugsweise im Vakuum) unterworfen und Dehydratisiert .

Eine Dehydratisierung ist ein weit verbreitetes Verfahren zur schonenden Trocknung und Konservierung empfindlicher Güter. Die Trocknungsparameter werden so eingestellt, dass keine Schädigung der in den Biofilm eingebetteten Mikroorganismen erfolgt. Bei Vorversuchen zeigte es sich, dass eine Abkühlungsrate mit mehr als 30°C pro Minute, vorzugsweise etwa 40°C pro Minute oder schneller optimal ist, um einer Schädigung der Mikroorganismen vorzubeugen.

Durch diesen Trocknungsschritt wird auch der Biofilm (EPS) dehydratisiert und eingedickt. Er bildet eine Schutzschicht, die während des Gefriervorgangs und danach die Mikroorganismen schützt.

Bei einem Ausführungsbeispiel werden etwa 3 - 5 gr der vorbehandelten, mit Säure versetzten Mikroorganismen mit 50 %iger Kalilauge versetzt.

Der pH-Wert des Reinigungsmittels kann vor der Verwendung durch die Zugabe des Wassers in geeigneter Weise eingestellt werden. Idealerweise liegt der pH-Wert des fertigen Reinigungsmittels in einem leicht alkalischen Bereich, das heißt, bei einem pH-Wert von 7,5 bis 10 vorzugsweise bei etwa 9,5.

Die Mischung enthält Anteile, die bei Anregung mit Licht Photosensibilisatoren freisetzen, die ihrerseits bei Anregung mit Licht in dem vorzugsweise absorbierten Wellenlängenbereich durch photochemische Reaktionen und Energieübertragungsprozesse Singulett-Sauerstoff und sonstige Radikale freisetzen, über die die Zellen der

Schadstoffe aufgebrochen und zerstört werden.

Als geeignet hat sich zum Beispiel das

Bakteriochlorophyll erwiesen, bei dem es durch Anregung mit Licht im Wellenlängenbereich bei 354 nm bis 450 nm zur Chlorophyll-A-Reaktion kommt, mit einer starken Absorbtion bei 684 nm. Dabei wird der Photosensibilisator Protoporphyrin IX (PpIX) produziert.

Der Farbstoff Protoporphyrin IX (PpIX) reichert sich durch die bakterielle Freisetzung von Aminolävulinsäure in Zellen der organischen Bestandteile an. Diese Photosensibilisatoren (PpIX) werden dabei selektiv von Zellen aufgenommen und gespeichert.

Nach Anregung von PpIX mit kurzen Laserpulsen

(beispielsweise 3 ns) geeigneter Wellenlänge (z.B. 505 nm bis 515 nm oder 633 nm) wird ein Teil des

Anregungslichtes als Fluoreszenzlicht wieder abgestrahlt.

Dieses Fluoreszenzlicht klingt nach der Anregung wesentlich langsamer ab als das anderer, gleichzeitig angeregter abwassereigener Farbstoffe. Daher können durch die verzögerte Aufnahme von Fluoreszenzbildern oder - Spektren mit einer intensivierten CCD-Kamera ZeilSchädigungen sowie insbesondere auch Zellvernichtung anhand des nahezu untergrundfreien Porphyrinsignals besser erkannt werden, so dass eine Analyse des Reinigungsprozesses möglich ist.

Schadstoffe im Abwasser, wie Schwermetalle und Benzol werden ebenfalls durch den Ablauf des Porphyrinsignals angezeigt.

Die Photosensibilisatoren werden durch die Lichteinwirkung im bevorzugt absorbierten Wellenlängenbereich aktiviert und infolge der photodynamischen Effekte durch Elektronentransfer kommt es dann zur eingangs beschriebenen Bildung von Singulett- Sauerstoff und Radikalen innerhalb der Zellen, die dann durch Oxidations- und ReduktionsVorgänge aufgebrochen und beschädigt werden. Die Zerstörung der Zellen kann auf zwei Arten geschehen: durch Nekrose, wobei die Zellen lysiert werden durch Apoptose, eine Art aktiven Zellen- "Selbstmord"

Die photodynamische Behandlung kann je nach Behandlungsprotokoll beide Arten von Zelltot bewirken. Die beim Aufbruch der Zellen freigesetzten Proteine und Nährstoffe gelangen in den Bio-Kreislauf und steigern die Effektivität des Verfahrens zusätzlich.

Es zeigte sich bei Vorversuchen, dass neben dem reaktiven Sauerstoff beim Abbau der Zellen auch Wasserstoff freigesetzt wird. Dieser Wasserstoff kann beispielsweise durch eine aus der Brennstoffzellentechnik bekannte anorganisch modifizierte, protonenleitende Hybridmembram abgegriffen und in Energie umgesetzt werde .

Die Anregung der Photosensibilisatoren erfolgt vorzugsweise durch monochronomatisch.es Laserlicht mit der Wellenlänge, in der die Photosensibilisatoren bevorzugt

Licht absorbieren. Der Laser wird gepulst, wobei vergleichsweise kurze Laserpulse (3 ns) verwendet werden. Die Anregung der Mikroorganismen zur Produktion von Photosensibilisatoren (beispielsweise Chlorophyll-A- Reaktion) kann durch Bestrahlung mit herkömmlichen Licht im Wellenlängenbereich zwischen 354 nm bis 450 nm erfolgen.

Mit einfachen Worten gesagt, enthält das neuartige Reinigungs- und Abwasseraufbereitungsverfahren folgende

Grundschritte : systematische und lokale Zugabe oder Freisetzung eines Photosensibilisators und Anlagerung dieses Farbstoffes in den Zellen der abzubauenden organischen Bestandteile; Bestrahlung der Photosensibilisatoren mit Licht, insbesondere Laser oder Lampenlicht

Erzeugung reaktiver Substanzen (Radikale, Singulett- Sauerstoff) - Oxidations- und ReduktionsVorgänge innerhalb der Zelle und biologische Zellschädigung, evtl. Zelltot.

Die Quantifizierung der phototoxischen Wirkung der Photosensibilisatoren im angeregten Zustand kann über

Fluoreszenzmessungen mittels eines

Fluoreszenzspektrophotometers und einer CCD-Camera gekoppelt an ein Invert-Fluoreszenz-Mikroskop durchgeführt werden. Wobei über die Fluoreszenz des Photosensibilisators bei Bestrahlung mit Licht dessen

Verteilung in der organischen Substanz detektiert werden kann. Bei diesen Fluoreszenzmessungen nimmt bei

Bestrahlung mit einem kurzwelligen Anregungslicht im

Bereich von etwa 633 bis 635 nm das den Photosensibilisator enthaltene organische Material eine intensiv rote Farbe an.

Die Effektivität der Abwasserreinigung ist durch die Zugabe der lichtemittierenden und der photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen weiter verbessert.

Offenbart ist ein Verfahren zur Reinigung von Abwassern oder anderen, organische Schadstoffe enthaltenden Fluiden oder Stoffen, bei dem Photosensibilisatoren in den Zellen der Schadstoffe eingelagert und mit Licht im bevorzugten absorbierten Wellenlängenbereich bestrahlt werden. Die Photosensibilisatoren werden durch das Licht aktiviert und dabei reaktive Substanzen, wie Singulett-Sauerstoff freigesetzt. Diese reaktiven Substanzen bauen durch Oxidation- und ReduktionsVorgänge die Zellen der organischen Schadstoffe ab. Das verwendete Reinigungs- oder Klärmittel enthält eine mikrobiotische Mischkultur, wobei ein Anteil Mikroorganismen Photosensibilisatoren freisetzt.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Reinigen von Abwasser oder von anderen mit organischen Schadstoffen belasteten Stoffen, mit den Schritten: selektive Einlagerung von Photosensibilisatoren in Zellen der organischen Schadstoffe;

Anregung der in den Zellen eingelagerten Photosensibilisatoren mit Licht in einem

Wellenlängenbereich in dem der Photosensibilisator zur Freisetzung von Singulett-Sauerstoff angeregt wird; Zerstörung oder Aufschluß der Zellen der organischen Schadstoffe durch den Singulett-

Sauerstoff oder sonstige Radikale.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Einlagerung von Photosensibilisatoren mittels Zugabe von Mikroorganismen erfolgt, die den Photosensibilisator bei Bestrahlung mit Licht in einem bevorzugt absorbierten Wellenlängenbereich freisetzen.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Mischung Bakteriochlorophyll, Monascus Purpurus (Pigmente 3658) , Limicola-Nadson (Zellfarbstoff 2145) oder Pseudomonasfluorescenz enthalten

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Anregung der Photosensibilisatoren durch Bestrahlung mit monochronomatischem Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge, vorzugsweise im Wellenlängenbereich zwischen 500 und 650 nm erfolgt. Reinigungs- oder Klärmittel, insbesondere zur

Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit den

Bestandteilen: eine mit Säure behandelte, mikrobiotische Mischkultur und ein basisches Trägermaterial, wobei die Mischkultur vorzugsweise Mikroorganismen enthält, die Photosensibilisatoren freisetzen.

Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkultur photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung enthält.

7. Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung als fakultativ phototrophe Mikroorganismen Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexusähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillusähnliche Formen sowie Mischungen aus zwei oder mehr daraus enthalten sind.

8. Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung als

Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea oder Mischungen aus mindestens zwei daraus enthalten sind.

9. Reinigungs- oder Klärmittel nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung als Nebenbestandteile Pflanzenextrakte, Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, andere Mikroorganismen, entweder einzeln oder in Kombination, enthält.

10. Reinigungs- oder Klärmittel nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie oberflächenaktive Stoffe enthält.

11. Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenaktiven Stoffe Tenside sind.

12. Reinigungs- oder Klärmittel nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrobiotische Mischkultur mit anorganischen oder organischen Säuren behandelt worden ist.

13. Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Säure behandelte mikrobiotische Mischkultur einen pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 3 aufweist.

14. Reinigungs- oder Klärmittel nach einem der Patentansprüche 5 bis 13, mit einem Anteil von Wasser, über das der ph-Wert des Reinigungsmittels auf einen schwach basischen Bereich, vorzugsweise zwischen 8 und 10, besonders bevorzugt 9,5 eingestellt ist.

15. Reinigungs- oder Klärmittel nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das basische Trägermaterial eine basische Lösung ist.

16. Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die basische Lösung eine Natronlauge, Kalilauge oder eine ammoniakalische Lösung ist.

17. Reinigungs- oder Klärmittel nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der basischen Lösung in einem Bereich von 8 bis 14 liegt.

18. Reinigungs- oder Klärmittel nach einem der Ansprüche 5 bis 16, wobei die Mischung Bakteriochlorophyll, Monascus Purpurus (Pigmente 3658) , Limicola-Nadson

(Zellfarbstoff 2145) oder Pseudomonasfluorescenz enthalten.

19. Verwendung eines Reinigungsmittels nach einem der Ansprüche 5 bis 18 zur Entfernung von Belägen von Oberflächen und zum Abbau von Fett und organischen Substanzen in damit belasteten Gewässern.

20. Verwendung nach Anspruch 19 als Waschmittel für den industriellen wie häuslichen Gebrauch.

21. Verwendung nach Anspruch 20 als Geschirrspülmittel und Reinigungsmittel für Kraftfahrzeugwaschanlagen.

22. Verwendung nach Anspruch 20 als Klärmittel für Industrie-, Gewerbe- und Haushaltsabwässer.