Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Entfernung von Schwermetallen aus industriellen Abw\u00e4ssern unterliegt gesetzlichen Regelwerken und verpflichtet zur Einhaltung z. T. sehr niedriger Grenzwerte. Diese bedingen sehr oft den Einsatz von Ionenaustauschern oder Komplexbildnern auf synthetischer Basis. Andererseits fallen gro\u00dfe Mengen an Biopolymeren (Holz, Chitin) als Abfallstoffe an. Zielsetzung des Vorhabens ist die Nutzung dieser nachwachsenden Rohstoffe nach entsprechender chemischer Derivatisierung zur Entfernung von Schwermetallen aus w\u00e4\u00dfrigen L\u00f6sungen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAls Ausgangsmaterialien waren Holzsp\u00e4ne, Krabbenschalen und Abfallmycel von Aspergillus niger vorgesehen. Nach entsprechender mechanischer Aufbereitung und Vorreinigung waren die Naturprodukte verschiedenen chemischen Umwandlungen zu unterwerfen, wie sie von der klassischen Kohlenhydrat-chemie bekannt sind (Phosphorylierungen, Carboxylierungen, Carboxymethylierungen etc.) mit dem Ziel, neue metallbindende Zentren einzuf\u00fchren. Als vielversprechend erschien vor allem die Umsetzung mit Phosphors\u00e4ure und Harnstoff, womit sich eine intensive Phosphorylierung freier Hydroxylgruppen im Kohlenhydratger\u00fcst erreichen l\u00e4\u00dft. Auf diese Weise erh\u00e4lt man ionenaustauschaktive Biopolymere, die konventionelle Austauscher auf Kunstharzbasis partiell ersetzen k\u00f6nnen.
\nDie Eignung solcher halbsynthetischer Biopolymeraustauscher war sowohl im Laborma\u00dfstab an Schwermetallhaltigen w\u00e4\u00dfrigen L\u00f6sungen als auch in Praxisversuchen an industriellen Abw\u00e4ssern zu \u00fcberpr\u00fcfen (Kooperation mit einem Galvanikbetrieb).<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Als Ausgangsmaterialien dienten Holzabf\u00e4lle (Buchenholzsp\u00e4ne), Krabbenschalen (Chitinhaltig) sowie Mycel des Schimmelpilzes Aspergillus niger (Citronens\u00e4ureproduktion). Alle diese Biopolymere enthalten Kohlenhydratketten mit z. T. noch freien OH-Gruppen bzw. funktionalisierbaren Aminogruppen (Chitosan). Es wurden umfangrei-che Versuche zur Derivatisierung durchgef\u00fchrt mit dem Ziel der Einf\u00fchrung neuer metallbindender Zentren. Dies gelang z. B. durch Phosphorylierung, Carboxylierung, Carboxymethylierung oder Aminierung.
\nDie jeweiligen Produkte wurden mittels Standardtests auf ihre F\u00e4higkeit zur Metallbindung \u00fcberpr\u00fcft (Beladungstests mit Cadmium- oder Kupferionen). Es zeigte sich, da\u00df vor allem die Phosphoderivate von Holz bzw. Krabbenschalen ein hohes Bindungsverm\u00f6gen f\u00fcr Schwermetalle aufwiesen. Aber auch Carboxymethylierungen von Holz f\u00fchrte zu austauschaktiven Produkten. Umfangreiche Charakterisierungsstudien erlauben eine Abgrenzung der einzelnen Produkte hinsichtich ihrer Eignung als technische Ionenaustauscher mit z. T. Selektivcharakter. Da die Ausgangsstoffe wohlfeil zu erlangen und die chemischen Umsetzungen meist einfach durchzuf\u00fchren sind, sollten einige der halbsynthetischen Biopolymere in Konkurrenz zu handels\u00fcblichen Ionenaustauschern auf Kunstharzbasis treten k\u00f6nnen.
\nDie anwendungstechnische Brauchbarkeit von phosphoryliertem Holz wurde an einem Zinkhaltigen Sp\u00fclwasser der Galvanikindustrie \u00fcberpr\u00fcft. Es zeigte sich, da\u00df dieses Bioprodukt in der Lage ist, Zinkionen effektiv aus dem Sp\u00fclwasser zu entfernen, so da\u00df letzteres im Kreislauf gef\u00fchrt werden kann (abwasserfreies Recycling). Das Metall l\u00e4\u00dft sich vom Austauscher abl\u00f6sen und in den Elektrolysekreislauf zur\u00fcckf\u00fchren.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse der durchgef\u00fchrten Forschungsarbeiten sind prim\u00e4r zur Erstellung von drei Dissertationen vorgesehen (eine Dissertation liegt bereits vor). Die Verwendung von phosphoryliertem Holz als Io-nenaustauscher ist zum Patent angemeldet (Erteilung ist in K\u00fcrze zu erwarten). \u00dcber die Forschungsar-beiten wurde auf der Tagung \u00d6kosystemanalyse der Akademie der Wissenschaften und der Literatur in Mainz, Dezember 1995 vorgetragen. Eine schriftliche Zusammenfassung erscheint in K\u00fcrze in dem entsprechenden Symposiumsband.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Forschungsvorhaben hat gezeigt, da\u00df es partiell m\u00f6glich ist, vollsynthetische Kunstharzpolymere durch umweltfreundlichere Biopolymere zu ersetzen. Damit steht ein umfangreiches Aufgabengebiet erst am Anfang und bedarf im weiteren der gro\u00dftechnischen Umsetzung und Anwendung. Generell sollten sich die erprobten Derivatisierungsschritte auch auf andere Polymere biologischen Ursprungs anwenden lassen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Entfernung von Schwermetallen aus industriellen Abw\u00e4ssern unterliegt gesetzlichen Regelwerken und verpflichtet zur Einhaltung z. T. sehr niedriger Grenzwerte. Diese bedingen sehr oft den Einsatz von Ionenaustauschern oder Komplexbildnern auf synthetischer Basis. Andererseits fallen gro\u00dfe Mengen an Biopolymeren (Holz, Chitin) als Abfallstoffe an. Zielsetzung des Vorhabens ist die Nutzung dieser […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[47,51,67,52,53],"class_list":["post-18860","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-klimaschutz","tag-ressourcenschonung","tag-saarland","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"02989\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-02989-ki.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"72.092,16","dbu_projektdatenbank_firma":"Universit\u00e4t des SaarlandesFachrichtung Biochemie","dbu_projektdatenbank_strasse":"","dbu_projektdatenbank_plz_str":"66123","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Saarbr\u00fccken","dbu_projektdatenbank_p_von":"1993-10-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"1995-03-10 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"1 Jahr und 5 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0681\/3023282","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Saarland","dbu_projektdatenbank_foerderber":"9","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/18860","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/18860\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":31863,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/18860\/revisions\/31863"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=18860"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=18860"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=18860"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}