TU intern - Oktober 2000 - Forschung
Umwelttechnik: Einsatz von Mikroalgen im Kampf gegen Schwermetalle
Neben der traditionellen Klärwerkstechnik steht heute in modernen Anlagen auch ein breites Spektrum an Spezialverfahren zur biologischen Beseitigung von Mineralölen, Lösungsmitteln u. a. Schadstoffen zur Verfügung. Mit einem alternativen Verfahren zur Sorption von Schwermetallen aus Abwässern unter Einsatz von Mikroalgen beschäftigt sich ein Teilprojekt des Sonderforschungsbereichs 193 "Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer". Konventionelle Verfahren haben oft gravierende Nachteile wie z. B. unvollständige Entfernung, Anfall von toxischem Schlamm, ungenügende Selektivität gegenüber Konkurrenzionen oder hohe Energie- und Betriebskosten. Eine alternative Methode stellt die Sorption der Metalle an biologischer Abfallbiomasse dar. Denn Mikroalgen verfügen über hohe Sorptionskapazität sowie -selektivität bei der Metallaufnahme. Bei dieser Biosorption handelt es sich um einen chemischen bzw. physikalischen Anlagerungsprozess an funktionelle Gruppen der Zellwandkomponenten. In einem Screeningverfahren werden Mikroalgen unterschiedlicher Herkunft unter Standardbedingungen kultiviert. Hierzu werden unterschiedliche Algenarten aus verschiedenen Stammsammlungen auf ihre Fähigkeit hin geprüft, Schwermetalle effektiv zu sorbieren. Zum anderen werden dem Screening potenzielle Wertstoffproduzenten zugeführt. Nach Kultivierung der Mikroalgen in speziellen Fotobioreaktoren wird die Biomasse konditioniert. Im Anschluss erfolgt eine Beladung mit den umweltrelevanten Schwermetallen Blei, Cadmium, Zink und Nickel. Hier konnten für einige Algenarten hervorragende Sorptionskapazitäten für das umweltrelevante Schwermetall Blei nachgewiesen werden. Selbst in Gegenwart von Konkurrenzionen (Calcium, Magnesium) ist nur eine geringe Beeinträchtigung der Bindungskapazität festzustellen. Mittels eines Vertropfungsverfahrens auf Basis von Cellulosepolymeren wurden ausgewählte Algenstämme immobilisiert, um den Betrieb eines Festbettreaktors zu ermöglichen. Die Immobilisierung in größeren Partikeln ist eine essenzielle Voraussetzung dafür, den auftretenden Druckverlust in einer Festbettkolonne möglichst gering zu halten. Ziel unterschiedlicher Optimierungsversuche war es, den Algenanteil in den Immobilisaten und die Schüttdichte in einer Adsorptionssäule zu erhöhen. In Kolonnenversuchen konnte die mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit der Biosorbentien nachgewiesen werden. Regenerieren lässt sich das beladene Material mit verdünnten Mineralsäuren oder organischen Säuren.
Dipl.-Ing. Andreas Wilke,
Leserbriefe |
 | ||
 |
TU intern - Oktober 2000
|
 |
 |
||