WO2009039864A1

WO2009039864A1 - Verfahren zum herstellen von erdalkali-phosphaten und -oxiden

Info

Publication number: WO2009039864A1
Application number: PCT/EP2007/008133
Authority: WO
Inventors: Siegfried Klose; Frank Zepke
Original assignee: Ahd Handels- Und Dienstleistungsgesellschaft Für Agrar- Und Umweltprodukte Andemach Mbh; Envio Water Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zum Herstellen von Erdalkali-Phosphaten und -Oxiden aus Knochen und/oder Gräten. Die Knochen und/oder Gräten werden unter Sauerstoffabschluss d.h. in einer reduzierenden Atmosphäre auf eine Temperatur gleich/größer 1000 0C erhitzt. Dabei werden freigesetzte organische Molekülketten zu Gasmolekülen zerlegt. Die so entstandenen Gase und/oder Dämpfe werden abgesaugt, entschwefelt und gecrackt.

Description

Beschreibung :

Verfahren zum Herstellen von Erdalkali-Phosphaten und -Oxiden

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Erdalkali-Phosphaten und - Oxiden aus Knochen und Gräten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Verfahren zur thermischen Behandlung von Knochen und Gräten sind zahlreich bekannt. So zeigt beispielsweise die DE 101 40 312 Al die Herstellung eines Depot- Düngers unter Einsatz von tierischen Knochen und daraus gewonnener Knochenasche. Dazu werden entleimte und entfettete tierische Knochen mit einem Fettanteil < 6 % auf Korngrößen von 10 bis 30 mm zerkleinert und bei ca. 1200 ⁰C in Anwesenheit von Luftsauerstoff zu sogenanntem Glühphosphat umgewandelt.

Aus der EP 0 807 474 Bl ist ein Verfahren zum Entsorgen von Tierknochen oder Gräten bekannt. In einem luftdichten Behälter wird eine Mischung aus Wasser und Methylenchlorid erhitzt. Dabei entsteht Methylenchloriddampf, mit dem die Knochen und Gräten behandelt werden. Zur Absenkung des Siedepunktes kann der Behälter gegebenenfalls evakuiert werden.

Aus der WO2006/006276 Al ist ein Verfahren zum Behandeln von Fleisch- und Knochenmehl zur Herstellung von Dünger bekannt. Das Verfahren besteht darin, das Fleisch- und Knochenmehl, welches speziell von BSE-Kühen stammt, im Temperaturbereich zwischen 1000 und 1200 ⁰C zu verbrennen. Die so hergestellte Knochenasche soll als Düngemittel in der Landwirtschaft eingesetzt werden.

Aus der koreanischen Patentanmeldung 20030092799 ist ein phosphathaltiger Dünger bekannt, bestehend aus vermischten organischen Materialien, darunter Fleischeiweiß, Knochenpulver und Fischpulver sowie Zucker und Stärke. Außerdem werden erhebliche Mengen an Phosphat- und Kaliumverbindungen zugegeben. Diese Mischung wird bei 50 bis 70 ⁰C über 20 bis 30 Stunden fermentiert. Aus der japanischen Offenlegungsschrift 9314118, angemeldet am 24.05.1996, ist ein Verfahren zur Reduzierung des Gehalts von Menschenknochen im Boden bekannt. Hierzu werden Menschenknochen, Harnstoff, Pflanzenfasern, Mineralpulver, Pilze und Wasser gemischt und zu einem organischen Dünger fermentiert. Dieser Dünger soll besonders für Blumenbeete und Rasen geeignet sein.

Es ist bekannt, dass Gräten und insbesondere Knochen aus organischer Knochenmatrix und anorganischem Knochenmineral bestehen. Der organische Anteil beträgt ca. 30 % der Knochensubstanz und setzt sich überwiegend aus einer Proteoglykan- Matrix und einem Fasernetz aus Kollagen Typ I zusammen. Das Knochenmineral beträgt ca. 70 % der Knochensubstanz und besteht überwiegend aus Calzium und Phosphat. Außerdem befinden sich in den Knochen noch Natrium, Magnesium, Kalium, Carbonat, Zitrat und Laktat. Frische Knochen enthalten 50 bis 60 % Mineralsubstanz, etwa 25 % Knochenknorpel mit etwa 4 % Stickstoff, 13 bis 16 % Fett und 10 % Wasser. Beim Verbrennen der Knochen bleibt grauweiße, porige Knochenasche zurück; sie besteht zu rund 80 % aus Calziumphosphat, zu 6,6 % aus Calziumcarbonat und zu etwa 1,4 % aus Magnesiumphosphat. Dazu kommen noch etwa 0,5 % Calziumfluorid.

Beim Kochen von Knochen hydrolysiert das zu den Kollagenen gerechnete Skieroprotein der extrazellulären Matrix der Knochen zu Glutin-Leim und Gelatine. Diese werden in der Industrie bzw. Lebensmittelindustrie verwendet. Das gilt grundsätzlich auch für das in den frischen Knochen enthaltene Fett. Die von Eiweiß und Fett befreiten Knochen werden wie oben erwähnt gemahlen und zu Dünger verarbeitet.

Es hat sich herausgestellt, dass die derzeit bekannten Verfahren zum Aufschließen von Knochen und Gräten verbesserungsfähig sind. Insbesondere lässt in vielen Fällen die Hygiene der Verfahrensprodukte zu wünschen übrig. Oft entstehen auch unerwünschte Fett- und Ölmischungen, beispielsweise Teeröle. Das ist unbefriedigend. Darstellung der Erfindung:

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart zu verbessern, dass hygienische und problemlos weiter zu verarbeitende Endprodukte entstehen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung behandelt die Knochen und Gräten bei Temperaturen oberhalb 1000 ⁰C, vorzugsweise oberhalb 1100 ⁰C. Dadurch werden zunächst einmal alle organischen Stoffe und insbesondere alle organischen Keime einschließlich der gefährlichen Prionen mit Sicherheit vernichtet. Des Weiteren werden bei diesen hohen Temperaturen die organischen Molekülketten aufgebrochen und es entstehen im Wesentlichen energiereiche Gasmoleküle wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan. Da das erfindungsgemäße Verfahren unter Luftabschluss durchgeführt wird, werden die in den Knochen und Gräten enthaltenen Ausgangsprodukte nicht verbrannt bzw. oxidiert. Des Weiteren wird das in den Knochen enthaltene Calzium- und Magnesiumcarbonat zu Calzium- bzw. Magnesiumoxid reduziert. Dies bedeutet, dass die nach dem Abzug der aus der organischen Knochensubstanz entstandenen Gase zurückbleibende Mineralsubstanz sich unter anderem hervorragend als Dünger eignet, da das darin enthaltene Calzium- und Magnesiumoxid beim Ablöschen mit Wasser eine alkalische Reaktion zeigten, vergleichbar dem aus Hochofenschlacke gewonnenen Thomasmehl.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird in einer reduzierenden Atmosphäre gearbeitet. Auch dies verhindert unerwünschte Oxidationen.

Da die in und an den Knochen vorhandene organische Substanz Eiweiß enthält, können bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Schwefelverbindungen frei werden. Um diese zu beseitigen, werden die abgesaugten Gase und/oder Dämpfe entschwefelt, vorzugsweise mit Hilfe von Schwefelbakterien.

Falls eine Entschwefelung nicht durchgeführt werden soll oder kann, werden vorteilhafterweise von Fleischresten, Fett und/oder Ossein gereinigte Knochen und/oder Gräten verwendet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden den Knochen und/oder Gräten Siliziumverbindungen zugegeben, z. B. in Form von Wasserglas, Kieselgur bzw. Perlite. Kieselgur als Sekundärrohstoff ist beispielsweise aus Brauereien erhältlich. Diese Siliziumverbindungen werden bei den Verfahrenstemperaturen zerlegt, so dass sich das Silizium mit den Erdalkalimetallen und den Phosphaten zu Erdalkali-Silico-Phosphaten verbindet. Diese Verbindungen sind besonders geeignet zur Verbesserung von mineralstoffarmen Böden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung können den Gräten und Knochen Magnesiumverbindungen zugegeben werden, beispielsweise in Form von Magnesiumcarbonat. Auf diese Weise kann der Magnesiumgehalt in den erfindungsgemäß hergestellten Erdalkali-Phosphaten bzw. Erdalkali-Silico- Phosphaten erhöht werden. Im Endzustand liegt das Magnesium bevorzugt in Form von Magnesiumoxid vor.

Es versteht sich, dass die durch Erhitzen der organischen Knochenbestandteile gebildeten Gase bzw. Dämpfe vorteilhafterweise verbrannt werden.

Da diese Gase und Dämpfe aufgrund der hohen Temperaturen und aufgrund des Luftabschlusses beträchtliche Mengen von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan enthalten, sind diese Gase und Dämpfe energiereich. Es bietet sich daher an, diese Gase und Dämpfe zum Erhitzen der eingesetzten Knochen, Gräten und gegebenenfalls Zuschlagstoffe zu verwenden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Erdalkali-Phosphate, Erdalkali-Silico-Phosphate bzw. Erdalkali-Oxide lassen sich in der chemischen Industrie, der Düngemittelindustrie und der Waschmittelindustrie verwenden.

Darüber hinaus ist aber aufgrund der hohen Reinheit, des hohen Mineralisierungsgrades und der absoluten Keimfreiheit eine Verwendung auch in der Kosmetikindustrie, der Pharmazie, der Futtermittelindustrie und der Lebensmittelindustrie ohne weiteres möglich.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Erdalkaliphosphaten und -oxiden aus Knochen und/oder Gräten, dadurch gekennzeichnet, dass Knochen und/oder Gräten unter Sauerstoffabschluss auf eine Temperatur gleich/größer 1000 ⁰C, vorzugsweise 1100 ⁰C, erhitzt werden, dass dabei freigesetzte organische Molekülketten zu Gasmolekülen zerlegt und die so entstandenen Gase und/oder Dämpfe abgesaugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer reduzierenden Atmosphäre gearbeitet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesaugten Gase und/oder Dämpfe entschwefelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase und/oder Dämpfe mit Hilfe von Schwefelbakterien entschwefelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von Fleischresten, Fett und/oder Ossein gereinigte Knochen und/oder Gräten verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Molekülketten zu CO, H₂ und/oder CH₄ gecrackt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Knochen und/oder Gräten Siliziumverbindungen zugegeben werden, z. B. in Form von Wasserglas, Kieselgur und/oder Perlite.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase und/oder Dämpfe verbrannt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochen und/oder Gräten mit Hilfe der abgesaugten Gase und/oder Dämpfe erhitzt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass den Knochen und/oder Gräten Magnesiumverbindungen zugegeben werden.

11. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der Kosmetikindustrie.

12. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der Pharmazie.

13. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der Waschmittelindustrie.

14. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der Lebensmittelindustrie.

15. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der Futtermittelindustrie.

16. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der Düngemittelindustrie.

17. Verwendung von Erdalkaliphosphaten, Erdalkali-Silico-Phosphaten bzw. Erdalkalioxiden, hergestellt nach den Ansprüchen 1 bis 10, in der chemischen Industrie.