Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Entwicklung eines Verfahrens zum biologischen Abbau von Thioharnstoff in Abw\u00e4ssern der Leiterplattenindustrie, um einen umweltvertr\u00e4glichen und kosteng\u00fcnstigen Entsorgungsweg zu schaffen. Unter Nutzung mariner thioharnstoffverwertender Mikroorganismen sollte ein biologischer Abbau in Prozess-, Sp\u00fcl- und Abw\u00e4ssern erreicht werden. Thioharnstoff gilt bisher als Substanz, die biologisch nicht oder nur unzul\u00e4nglich abbaubar ist. Sie steht im Verdacht, Krebs erregend zu sein und beim Menschen Stoff-wechselst\u00f6rungen zu verursachen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIsolierung von Reinkulturen Thioharnstoff abbauender Mikroorganismen aus marinen Anreicherungen mittels 13-Strich und Plattierungstechniken.
\nVerbesserung der Messmethoden f\u00fcr Thioharnstoff (Modifikation bestehender HPLC-Me\u00dftechniken).
\nPr\u00fcfung aller Isolate auf einen Thioharnstoffabbau mittels HPLC.
\nMolekularbiologische und biochemische Charakterisierung der Mikroorganismen und Aufkl\u00e4rung wichtiger physiologischer Parameter (Stoffwechseltypen, pH-Optima, Temperaturoptima).
\nBestimmung der Abbauprodukte des Thioharnstoffs mittels HPLC.
\nUntersuchung des Wachstums der Mikroorganismen in realen Abw\u00e4ssern der Leiterplattenindustrie.
\nUntersuchung der Thioharnstoffabbau- Stimulierbarkeit durch Magnetschwebungsresonanz.
\nUntersuchung des Einflusses von Magnetfeldern auf den Thioharnstoffabbau.
\nVersuche zur Immobilisierung ausgew\u00e4hlter Mikroorganismen.
\n\u00dcbersichtsrecherche zur Verbreitung thioharnstoffhaltiger Elektrolyte in der Elektronik.
\nUmwelt- und Kostenbewertung der Thioharnstoffentsorgung nach bisherigem Stand der Technik.
\nFestlegung verfahrenstechnischer Parameter f\u00fcr die Entwicklung einer produktionsintegrierten Anlage zur Entfernung von Thioharnstoff aus Sp\u00fcl- und Prozessw\u00e4ssern.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Untersuchungen im Zuge des Projekts haben ergeben, dass es m\u00f6glich ist, Thioharnstoff mittels mariner Bakterien effektiv biologisch zu verwerten. Ein Thioharnstoffabbau wurde sowohl mit Rein- als auch mit Mischkulturen erreicht.
\nDer Thioharnstoffabbau l\u00e4uft im Temperaturbereich von 20-40\u00b0C optimal, wird jedoch wesentlich durch die Konzentrationen anderer Komplexbildner, Schwermetalle und organischer Verbindungen beeinflusst. Je h\u00f6her die Konzentrationen derartiger Verbindungen sind, desto langsamer verl\u00e4uft der Thioharnstoffabbau. In Gegenwart von Schwermetallionen wird der Abbau stark gehemmt. Der Thioharnstoffabbau ist nur bei ann\u00e4hernd neutralen pH-Werten effektiv genug, um ein mikrobiologisches Verfahren f\u00fcr eine kommerzielle Thioharnstoffentsorgung in Betracht ziehen zu k\u00f6nnen. Au\u00dferdem ist lediglich ein Batch-Verfahren als Entsorgungsweg denkbar, da der Thioharnstoffabbau in der Regel eine lange lag-Phase beinhaltet und zum Ende der station\u00e4ren Wachstumsphasen der Bakterien eintritt.
\nAls Abbauprodukt wurde unter anderem Ammonium nachgewiesen, die \u00fcbrigen Abbauprodukte wurden nicht identifiziert. Zumindest bei einem Bakterienisolat scheinen Exoenzyme am Thioharnstoffabbau beteiligt zu sein. Weiterhin wird der Abbau durch hohe Thioharnstoff-Konzentrationen gehemmt, je h\u00f6her die Konzentrationen, desto langsamer ist der Abbau, so dass eine Limitierung bei Konzentrationen von mehr als 3 g\/l Thioharnstoff eintritt.
\nDer Einsatz von Magnetfeldern zur Stimulierung des Thioharnstoffabbaus ist nach den vorliegenden Versuchsergebnissen m\u00f6glich, obwohl in der Effizienz noch ein erhebliches Verbesserungspotential liegt. Eine Verbesserungsm\u00f6glichkeit liegt in der Verwendung gepulster Felder, hierzu liegen aber noch keine Erkenntnisse vor. Auch stehen Praxistests noch aus; ein m\u00f6gliches Verfahren muss sowohl im Batch- als auch im kontinuierlich betriebenen Durchlaufsystem getestet werden. Hier ist wichtig zu wissen, welche Einwirkdauer sinnvoll ist, um eine optimale Schadstoffverwertung zu erreichen.
\nEine biologische Entsorgung des Thioharnstoffs kann eine kosteng\u00fcnstige Alternative darstellen. Eine Weiterentwicklung des Verfahrens an einer Pilotanlage ist zur Absch\u00e4tzung der Praxisumsetzung not-wendig.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Es ist beabsichtigt, die Ergebnisse des Projektes in den Zeitschriften Galvanotechnik sowie in einer mikrobiologischen Fachzeitschrift zu ver\u00f6ffentlichen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit den Projektergebnissen wird das Wissen \u00fcber einen mikrobiologischen Thioharnstoffabbau vertieft. Es werden M\u00f6glichkeiten und auch Grenzen einer industriellen Anwendung aufgezeigt.
\nNach den vorliegenden Untersuchungsergebnissen ist es m\u00f6glich, Thioharnstoff mittels mariner Bakterien effektiv biologisch zu verwerten. Ein Thioharnstoffabbau wurde sowohl mit Rein- als auch mit Misch-kulturen erreicht. Die mit den Thioharnstoff verwertenden Mikroorganismen zu erzielenden Abbauleistungen sind im Moment noch zu gering, als dass sich eine effiziente Abwasserbehandlung im industriellen Ma\u00dfstab verwirklichen lassen w\u00fcrde. Insgesamt ist nicht zu erwarten, dass nach dem derzeitigen Stand des Wissens ein effektives biologisches Verwertungssystem f\u00fcr hohe Thioharnstoffkonzentrationen m\u00f6glich ist.
\nAllerdings erscheint der biologische Abbau von Thioharnstoffkonzentrationen bis 3 g\/l in einem Batch-System denkbar. In den Recherchen zum industriellen Thioharnstoffeinsatz wurden hier verschiedene m\u00f6gliche Einsatzbereiche ermittelt.
\nF\u00fcr weitere Entwicklungsarbeiten und die Praxiserprobung in einer Pilotanlage werden neue Partner gesucht, um auf den jetzigen Ergebnissen aufbauend ein anwendbares Verfahren zu entwickeln. Das Projekt wird gemeinsam mit den neuen Partnern in dieser Richtung fortgef\u00fchrt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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