DE102009045978A1 - Herstellung eines artifiziellen kerogenhaltigen Gesteins - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Carbonat-Silikat-Materials, welches eine organische Komponente enthält, sowie das mit dem Verfahren hergestellte Material. Das Produkt ähnelt kerogenhaltigen Gesteinen, wie z.B. Alginit. Es ist interessant für alle Verwendungen von natürlich vorkommenden kerogenhaltigen Gesteinen in der Landwirtschaft, z.B. für die Bodenaufbereitung, in der kosmetischen und chemischen Industrie, sowie in der Umwelttechnologie.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Carbonat-Silikat-Materials, welches eine organische Komponente enthält, sowie das mit dem Verfahren hergestellte Material. Das Produkt ähnelt kerogenhaltigen Gesteinen, wie z. B. Alginit. Es ist interessant für alle Verwendungen von natürlich vorkommenden kerogenhaltigen Gesteinen in der Landwirtschaft, z. B. für die Bodenaufbereitung, in der kosmetischen und chemischen Industrie, sowie in der Umwelttechnologie.
  • Nach Stand der Technik wird natürlich gewonnenes kerogenhaltiges Gestein verwendet. Es gibt kein Verfahren zur Herstellung eines künstlichen Analoga.
  • Natürliches kerogenhaltiges Gestein, wie z. B. Alginit, wird in gekörnter Form als Bodenverbesserer verwendet, indem es große Mengen Wasser, sowie Mineralstoffe nachhaltig speichert. Zudem findet es Anwendung zur Reinigung von verunreinigtem Wasser.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Material mit ähnlicher Zusammensetzung und Eigenschaften künstlisch herzustellen. Ein solches künstlisches kerogenhaltiges Gestein hat gegenüber natürlichem den Vorteil, dass es in gleichbleibender, definierter Zusammensetzung und maßgeschneiderten Eigenschaften zur Verfügung steht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und das damit hergestellte Material nach Anspruch 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bevorzugt wird als Silikatquelle Gasbeton und als Carbonatquelle Kalkmilch miteinader erhitzt, so dass eine Silikat-Carbonat-Matrix entsteht. In diese Matrix wird als organische Komponente vorzugsweise eine Zuckerlösung oder Proteinlösung eingebracht. Das so gewonnene artifizielle kerogenhaltige Gesteinmaterial wird durch Zermahlen und Pressen in die gewünschte Korngröße gebracht. Vorzugsweise beträgt der carbonatische Anteil 5 bis 25%. Der organische Anteil liegt typischerweise bei bis zu 80%, bevorzugt aber bei 0,1 bis 25% und besonders bevorzugt bei 2 bis 10%. Die Herstelltemperaturen können bis zu 1000°C betragen, vorteilhafterweise werden aber 300 bis 400°C nicht überschritten. Die Körnung des zerkleinerten Materials liegt vorzugsweise < 2 mm, besonders bevorzugt > 100 μm. Das organische Material wird durch die Erhitzung zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt.
  • Die organische Komponente ist bevorzugt Zucker, besonders bevorzugt Saccharose und/oder ein Protein, sehr bevorzugt Rinderserumalbumin und/oder ein Kohlenwasserstoffgemisch, vorzugsweise Schmieröl.
  • Das erfindungsgemäße Material eignet sich wie natürlich vorkommender Alginit zur Verwendung in der Landwirtschaft, z. B. für die Bodenaufbereitung, in der kosmetischen und chemischen Industrie, sowie in der Umwelttechnologie.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Material als Reaktionsadditiv bei chemischen Reaktionen, insbesondere Biotransformationen, und beim Abbau von Umweltgifte durch Mikroorganismen (Bioremediation) verwendet, wodurch vorteilhaft Umsatz und Enantiomeren- und/oder Diastereoisomerausbeute erhöht werden. Speziell bei der Verwendung als Reaktionsadditiv bei einer Biotransformation von -Ketoester (insbesondere z. B. in Hefezellen, z. B: der Gattung Saccharomyces) zu chiralen Alkoholen, wird vorteihaft der Umsatz und die Enantiomerenausbeute erhöht. Beim Abbau von Umweltgiften, wie insbesonder Halogenaliphaten, Halogenaromaten, eine alicyclische und polycyclische Verbindung, insbesondere Steroiden oder ein Steroidderivaten (insbesondere z. B. in Hefezellen, z. B: der Gattung Saccharomyces) wird der Umsatz erheblich erhöht.
  • Das erfindungsgemäße Material eignet sich insbesondere als Filtrierhilfsmittel für die Aufarbeitung von biotechnologischen Reaktionsmedien und für das Entfernen von Chemikalien, insbesondere Schwermetallen und fettlöslichen Substanzen aus verunreinigten Umweltproben.
  • Das erfindungsgemäße Material eignet sich weiter zur Abtrennung von organischen Verunreingungen aus Wässern.
  • Vorteilhaft tritt beim erfindungsgemäßen Material nicht das beim natürlichen Alginit beobachte Austreten von Schwermetallionen auf.
  • Nachfolgend wird dier Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne auf dieses beschränkt zu sein.
  • Im Ausführungsbeispiel werden die Herstellung und der Vorteil des artifiziellen kerogenhaltigen Gesteins für den Gebrauch als Filtriermittel für die Aufarbeitung von biotechnologischen Reaktionsmedien ohne Austreten von Schwermetallionen gezeigt.
  • Ausführungsbeispiel: Herstellung von artifiziellem kerogenhaltigen Gestein
  • 1 kg Gasbeton (z. B. Ytong®) werden mit 100 mL Kalkmilch getränkt und im Ofen bei 120°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das poröse Material wird mit 10% wäßriger Saccharoselösung getränkt, bei 100°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und nachfolgend im Ofen auf 1 h bei 300°C erhitzt. Nach Abkühlen wird das Material gepreßt und vermahlen.
  • Variante 1:
  • Wie oben, nach der Saccharidbehandlung wird das Material mit 250 mL einer Lösung von 25 g Schmieröl in einem leichtflüchtigen organischen Lösungsmittel mit Siedepunkt < 50°C (z. B. Diethylether) getränkt. Das organische Lösungsmittel wird unter Inertbedingungen bei 75°C entfernt und das Material 1 h bei 300°C erhitzt. Nach Abkühlen wird das Material gepreßt und vermahlen.
  • In beiden Fällen weist das Material exzellente Filtereigenschaften für die Aufarbeitung von biotechnologischen Reaktionsmedien auf, ohne daß Metallionen in nennenswertem Umfang ins Medium gelangen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines gekörnten Carbonat-Silikat-Materials, dadurch gekennzeichnet, dass man a.) zu einem silikathaltigen Material eine carbonathaltige Flüssigkeit und b.) eine organische Komponente zugibt und c.) das silikathaltige Material auf 250 bis 400°C erhitzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das silikathaltige Material nach Zugabe der carbonathaltigen Flüssigkeit getrocknet wird, bevor die organische Komponente zugegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Komponente Zucker, bevorzugt Saccharose, oder ein Protein, bevorzugt Rinderserumalbumin ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als silikathaltiges Material Gasbeton eingesetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als carbonathaltige Flüssigkeit Kalkmilch eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zerpressen und/oder Mahlen eine definierte Korngröße erhalten wird.
  7. Carbonat-Silikat-Material, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Carbonat-Silikat mit einem Masseanteil von 5% bis 20% eine organischen Komponente enthalten ist, wobei die organische Komponente nicht von Algen stammt.
  8. Carbonat-Silikat-Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Carbonatanteil bis zu 25%, bevorzugt mindestens 5% beträgt.
  9. Carbonat-Silikat-Material nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material einen Salzgehalt von unter 2%, bevorzugt unter 1% aufweist.
  10. Verwendung eines Carbonat-Silikat-Materials nach einem der Ansprüche 7 bis 9 in der Landwirtschaft, insbesondere für die Bodenaufbereitung, in der kosmetischen und chemischen Industrie, sowie in der Umwelttechnologie, als Filtrierungshilfmittel in der Biotechnologie oder zur Abtrennung von organischen oder anorganischen Verunreingungen aus Wässern.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1671290A1 (de) * 1967-02-24 1971-09-09 Intong Ab Zusammensetzung zur Herstellung von Bauelementen
DE2137943A1 (de) * 1971-07-29 1973-02-15 Franz Raetsch Styropor-beton
DE19743742C2 (de) * 1997-10-02 2001-08-23 Sicowa Verfahrenstech Verfahren zum Herstellen von Branntkalk

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