Projekt 07841/01

Moringa-Projekt: Umweltfreundliche Trinkwasseraufbereitung durch den Einsatz von Samen des Moringa oleifera/Meerettichbaums

ProjekttrÀger

UniversitĂ€t Stuttgart Institut fĂŒr Siedlungswasserbau, WassergĂŒte- und Abfallwirtschaft
BandtÀle 2
70569 Stuttgart
Telefon: 0711/685-3711

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Untersuchung ĂŒber die Anwendung des Moringapulvers im Hinblick auf seine entkeimende Wirkung bei der Aufbereitung von Wasser, wobei in Laborversuchen die Wirkungsprinzipien und die unterschiedlichen EinflĂŒsse untersucht werden, die in Bezug auf die Entkeimung von Bedeutung sind. Die ĂŒbergeordneten Ziele sind dabei im verbesserten Schutz der Bevölkerung vor wasserbedingten Infektionen, die Entlastung der Umwelt von Desinfektionschemikalien und deren Reaktionsprodukten sowie die Schonung und Erneuerung der Ressourcen


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMit dem Forschungsvorhaben soll untersucht werden, unter welchen Bedingungen und mit welchem Aufwand eine Entkeimung unterschiedlicher RohwĂ€sser durch Einsatz von Pulver aus den Samen des Meerrettichbaumes (Moringa oleifera) möglich ist, welche Wirkungsprinzipien daran beteiligt sind und welche Schlussfolgerungen sich daraus fĂŒr mögliche Aufbereitungsverfahren ergeben.
Dazu wird in Laborversuchen Moringapulver in verschiedene Rohwasserarten eingemischt, gerĂŒhrt, sedimentiert und der Überstand anschließend filtriert. Das Überstandswasser, das Filtrat, die Sedimente sowie der FilterrĂŒckstand werden dann auf mikrobiologische Parameter untersucht, wobei sowohl das Überstandswasser wie auch das Filtratwasser nach lĂ€ngerer Lagerungszeit erneut auf Keimzahlen und -arten untersucht werden.
Die folgenden Rohwasserarten sollen untersucht werden: Wenig belastetes Rohwasser, mit KlĂ€ranlagenablauf belastetes Rohwasser, wenig belastetes Seewasser, Wasser aus Regenwasserzisternen. Als EinflĂŒsse sollen die Moringadosierung, deren Einmischung, Kontaktzeit und Abtrennung sowie die Pulverherstellung, Pulverfeinheit und Lagerungsdauer variiert werden.


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Behandlung der verschiedenen RohwĂ€sser mit Pulver aus Samen des Moringa oleifera wurde festgestellt, dass in jedem Fall eine entkeimende Wirkung gegeben war. Die entkeimende Wirkung war um so höher je trĂŒbstoffreicher das Rohwasser war. Die entkeimende Wirkung war jedoch innerhalb eines halben Tages auch bei gefiltertem Wasser durch Wiederverkeimung aufgehoben. Nach einem Tag Standzeit ĂŒberschritt die Keimzahl den ursprĂŒnglichen Wert und sogar den Wert einer entsprechenden Blindprobe. Im Einzelnen wurde untersucht, ob die Zubereitung und Dosierung des Moringapulvers einen Einfluss auf dessen entkeimende Wirkung besitzt. In einer ersten Testreihe wurde geprĂŒft, ob das zeit- und arbeitsaufwĂ€ndige Entfernen der SamenhĂŒlle vor der Pulverisierung des Samens notwendig ist. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass die flockende und entkeimende Wirkung des Moringapulvers aus Samen mit HĂŒllen drastisch geringer ist als ohne HĂŒllen. Die Entfernung potenzieller Störstoffe aus dem Moringapulver durch Extraktion erbrachten keine signifikante Verbesserung der Keimzahlreduktion. Un-tersuchungen zur StabilitĂ€t der Wirkstoffe von Moringa oleifera fĂŒhrten zu dem Ergebnis, dass erst eine lĂ€ngere Lagerzeit bei erhöhten Temperaturen (60°C, 97°C) einen negativen Einfluss auf die keimzahlre-duzierende Wirkung des Moringapulvers besitzt. Hingegen lĂ€sst die keimzahlreduzierende und flocken-de Wirkung einer Moringasuspension rasch nach.
Inwieweit die entkeimende Wirkung auf den Flockungseffekt zurĂŒckzufĂŒhren ist, wurde durch Vergleich mit den konventionellen Flockungsmitteln Aluminiumsulfat und Eisenchlorid untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Flockung mit Moringapulver lĂ€nger dauert als mit chemischen Flockungsmitteln und die ResttrĂŒbung höher ist, wobei jedoch bei höherer AnfangstrĂŒbung die ResttrĂŒbung geringer wird. Trotz der höheren ResttrĂŒbung des mit Moringapulver geflockten Wassers entspricht dessen Restkeimgehalt dem mit Eisenchlorid behandelten Wassers und ist geringer als beim mit Aluminiumsulfat behandelten Wasser. Die durch Behandlung mit Moringapulver erzielte Keimzahlreduktion war bei trĂŒbstoffreichen WĂ€ssern deutlich höher als bei trĂŒbstoffarmen WĂ€ssern wie dem Ablauf der NachklĂ€rung. Dies verdeutlicht, dass die Flockungswirkung der Moringasamen der entscheidende Faktor fĂŒr das Ausmaß der Keimzahlreduktion ist. Auch die in der Literatur beschriebene teilweise deutlich höhere Keimzahlreduktion ist wohl auf die in diesen Versuchen eingesetzten WĂ€sser mit sehr viel höherem TrĂŒbstoffgehalt zurĂŒckzufĂŒhren.
Der in den Samen des Moringa oleifera nachgewiesene bakterizide Wirkstoff hat nach unseren Untersuchungen bei den ĂŒblichen Anwendungskonzentrationen gegenĂŒber der flockenden Wirkung einen untergeordneten Einfluss auf die entkeimende Wirkung. Dies geht schon aus der Tatsache hervor, dass eine den optimalen Wert ĂŒberschreitende höhere Moringakonzentration zu einer geringeren Entkeimung fĂŒhrt. Darauf weist auch die beobachtete Wiederverkeimung hin, die bereits nach Stunden einsetzt, in-nerhalb eines halben Tags zur ursprĂŒnglichen Keimzahl fĂŒhrt und nach mehreren Tagen im Gegensatz zum Blindwert diesen um bis zu drei Zehnerpotenzen ĂŒbersteigt. Ursache fĂŒr den Effekt der Wiederverkeimung wird der Gehalt an organischer Substanz des Moringapulvers sein. Allerdings liegt diese zum großen Teil in nicht leicht abbaubarer Form vor, wie Untersuchungen zum BSB/CSB-VerhĂ€ltnis zeigen.
Eine spezifische Wirkung von Moringapulver auf einzelne Bakteriengruppen konnte nicht festgestellt werden.
Die gute flockende Wirkung des Moringapulvers besonders bei hohem TrĂŒbstoffgehalt hat zu der Überlegung gefĂŒhrt, dieses im Bereich der Lebensmitteltechnologie einzusetzen, da Moringasamen in den UrsprungslĂ€ndern selbst als Lebensmittel Verwendung findet und die bei der FĂ€llung entstehenden FĂ€llungsschlĂ€mme leichter weiterzuverwerten wĂ€ren als die chemischen FĂ€llungsschlĂ€mme. Untersuchun-gen mit Hefesuspensionen waren erfolgreich und haben gezeigt, dass keine toxische Wirkung auf die Hefezellen ausging


Fazit

Bei den im Projekt durchgefĂŒhrten Untersuchungen stellte sich heraus, dass durch den Einsatz von Moringapulver zur Aufbereitung von Rohwasser eine Reduktion der Keimzahlen erzielt werden kann. Die Reduktion ist umso höher, je trĂŒbstoffreicher das Wasser ist. Durch weitere Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass die Entkeimung im Wesentlichen auf den Flockungseffekt des Moringapulvers zurĂŒckzufĂŒhren ist. Da die Rohwasserquellen in Deutschland meist relativ trĂŒbstoffarm sind, wird dieses Verfahren zur Wasserentkeimung hier kaum in Frage kommen, zumal die entkeimende Wirkung nach wenigen Stunden bzw. Tagen durch verstĂ€rkte Wiederverkeimung aufgehoben und diese sogar noch gefördert wird.
Die Verwendung des Moringapulvers zu FĂ€llungszwecken in der Lebensmittelindustrie scheint aussichtsreicher zu sein, da Moringa selbst Lebensmittel ist und so eine biologische und umweltfreundliche Alternative zu chemischen Flockungsmitteln und deren Abfallproblematik darstellt.

Übersicht

Fördersumme

40.903,35 €

Förderzeitraum

01.04.1996 - 31.03.1997

Bundesland

Baden-WĂŒrttemberg

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik