DE2341300C3 - Verfahren zum Abbau von organischem Müll - Google Patents
Verfahren zum Abbau von organischem MüllInfo
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Description
15
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von organischem Müll.
Es ist bekannt, daß in der Natur organische Stoffe ganz allgemein im Laufe längerer Zeit biologisch abgebaut
werden. Der biologische Abbau geschieht hierbei unter Mitwirkung von Kleinstlebewesen, wie
z. B. Bakterien und Pilzen, sowie vermittels bestimmter Enz>me. Dieser biologische Abbau geht in der Natur
sehr langsam und braucht bis zu seiner Vollständigkeit viele Jahre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abbau von organischem Müll, insbesondere
von organischen polymeren Stoffen zu schaffen, das einen Abbau in relativ kurzer Zeit gewährleistet.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Abbau von organischem Müll, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man diesen in wäßriger Lösung oder Dispersion der gleichzeitigen und gemeinsamen
Einwirkung von Sauerstoff, Wasser und Licht aussetzt. Hierdurch wird der gesamte in dem organischen
Müll enthaltene chemisch gebundene Kohlenstoff ähnlich wie bei einer Verbrennung bis zum Kohlendioxyd
umgewandelt.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die gleichzeitige gemeinsame Einwirkung in Gegenwart von
geringen Mengen von Salzsäure stattfindet.
Gemäß diesem Verfahren lassen sich praktisch alle organischen Stoffe, wie z. B. einfache organische
Verbindungen, wie auch cyclische Verbindungen mit komplizierter Ringstruktur, wie auch polymere Verbindungen,
bei denen die Kohlenstoffatome in Ketten oder auch vernetzt vorliegen, abbauen. In gleicher
Weise werden auch organische Stoffe abgebaut, die im Gemisch oder in chemischer Bindung mit anorganischen
StofTer vorliegen. Unter Müll werden hier alle organischen Abfallstoff verstanden, die geeignet
sind, auf Grund ihrer Eigenschaften das Umweltgeschehen zu belasten und in seinem natürlichen Getchehen
zu stören.
Beim Abbau von in Wasser feinverteiltem organischem Müll ist die Verwendung eines der gebräuchlichen
Detergenzien, wie z. B. eines Netzmittels oder eines Emulgators, günstig, wobei allerdings zu berück- te
sichtigen ist, daß dieses, sofern es organischer Natur ist, ebenfalls der Abbaureaktion unterliegt und deswegen
ständig erneuert werden muß. Zur Erzielung einer guten Verteilung können auch indifferente, an- >organische
Stoffe dienen, wie z. B. feinstgemahlenes Talkum, Kieselsäure, Attaclay, die beim Abbau der
organischen Substanz zurückbleiben und somit wieder verwendet werden können.
Der Sauerstoff kann in reiner Form oder zweckmäßigerweise als Luftsauerstoff zugeführt werden.
Für die Belichtung kann Licht der Wellenlängen zwischen 200 bis 2000 nm genommen werden, insbesondere
das Licht einer Hg-Lampe und/oder im einfachsten Falle auch Sonnenlicht. Zweckmäßig
wird die Reaktion in der Weise durchgeführt, daß das Reaktionsgemisch in möglichst großer Oberfläche
der Bestrahlung ausgesetzt wird.
Am besten erscheint hier ein Umpumpen des wäßrigen Reaktionsmediums über einen offenen Rieselturm
mit großer, dem Licht ausgesetzter Oberfläche. In dieser Form läßt sich das Verfahren auch kontinuierlich
gestalten, wobei die Menge der abgebauten organischen Stoffe stetig ersetzt wird.
Auch eine Kombination mit gleichzeitigem biologischem Abbau ist möglich.
Die Reaktion kann in einem sehr weiten Temperaturbereich durchgeführt werden. Da sie jedoch bei
höheren Temperaturen mit größerer Geschwindigkeit läuft, ist es angebracht, bei erhöhter Temperatur zu
arbeiten. Als praktisch günstig hat sich ein Temperaturbereich zwischen 20 und 100°C und insbesondere
zwischen 40 und 900C erwiesen.
In einzelnen Fällen läßt sich die Reaktion auch unter Druck unter Verwendung von Wasserdampf
durchführen, wobei dann auch noch höhere Temperaturen anwendbar sind.
Es wurde weiterhin gefunden, daß dieser Abbau durch die Anwesenheit von Η-Ionen katalytisch
günstig beeinflußt wird. Auch Ionen der Halogene haben einen gewissen Einfluß, überraschenderweise
ist der katalytisch beschleunigende Einfluß bei gleichzeitiger Anwesenheit von Η-Ionen und Chlor-Ionen
besonders groß. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, der Reaktionsmischung von vorne herein eine
geringe Menge Salzsäure zuzusetzen, sofern nicht, wie dies beim Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffen
geschieht, während der Reaktion selbst Salzsäure gebildet wird. Es ist angebracht, die Konzentration
der Salzsäure durch bekannte Maßnahmen während der Reaktionsdauer auf einem günstigen
Wert zu halten.
Vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, organischen Müll, wie auch von der Natur biologisch schwer abbaubare
Chlorkohlenwasserstoffe und insbesondere z. B. auch die in immer größeren Mengen anfallenden
Kunststoffe, wie z. B. Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen, vollständig abzubauen, wobei
der in diesen Stoffen enthaltene Kohlenstoff in Kohlendioxid umgewandelt wird, das dann die Umwelt
nicht mehr belastet und unschädlich ist.
Das Verfahren zum Abbau von organischem Müll wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Dabei spielt es keine Rolle, ob, wie in den Beispielen, der Luftsauerstoff durch die Reaktionsmischung geleitet
wird, oder ob diese durch Umpumpen und Fließen über eine größere Oberfläche mit dem Luftsauerstoff
in Berührung gebracht wird. Für die Praxis ist es nicht nötig, daß der verwendete Sauerstoff (Luftsauerstoff)
kohlendioxidfrei ist. In den Beispielen wurde jedoch ein kohlendioxidfreier Luftstrom verwendet,
um auf diese Weise den Abbau qualitativ und quantitativ zu belegen.
Durch eine Lösung von 150 mg Äthanol in 900 ml Wasser wurde unter starkem Rühren und unter
gleichzeitiger Bestrahlung mit UV-Licht einer Hg-Hochdrucktauchlampe
ein kohlendioxidfreier Lufüstrotä geleitet. Die Temperatur der Reaktionsmischung
betrug während des Versuches 90 bis 95 C. Das hei der Reaktion entstandene Kohlendioxid wurde nut
dem Luftstrom über einen Rückflußkühler in eine Vorlage mit Barytlauge geleitel, dort aufgefangen
und von Zeit zu Zeit bestimmt. Nach 86,9^tunden hatten sich 100 mg Kohlendioxid gebildet.
10 Beispiel 2
Der gleiche Versuch wurde, wie unter 1 beschrieben,
nochmals durchgeführt, jedoch kamen statt der 900 ml Wasser eine Lösung von 34,5 ml n-10 HCl in 865,5 ml
Wasser zur Anwendung. Hier hatten sich bereiss nach 38.7 Stunden 100 mg Kohlendioxid gebild-it.
Eine Lösung von 144 mg Lavulinsäureäthylester in 900 ml Wasser wurde in gleicher Versuchsanordnung,
wie im Beispiel I beschrieben, mit UV-Licht einer Hg-Hochdrucktauchlampe bestrahlt. Es hatten
sich nach einer Zeit von 93.5 Stunden 100 mg Kohlendioxid
gebildet.
Der gleiche Versuch, wie unter 3 beschrieben, wurde
nochmals durchgeführt, jedoch wurden anstatt der 900 ml Wasser eine Lösung von 34,5 n-10 HCl in
865,5 ml Wasser verwendet. Es hatten sich bereits nach 25.4 Stunden 100 mg Kohlendioxid gebildet.
162 mg sehr fein gemahlene Cellulose wurden in 900 ml Wasser aufgeschlämmt und \lie Mischung bei
einer Temperatur von 90 bis 95°C dem UV-Licht einer Hg-Hochdrucklauchlampe ausgesetzt. Durch
die Aufschlämmung wurde unter starkem Rühren ein kohlendioxidfreier Luftstrom geleitet. Das bei dem
Versuch entstandene Kohlendioxid wurde mit diesem Luftstrom über einen Rückflußkühler in eine Vorlage
mit Barytlauge geleitet, dort aufgefangen und von Zeit zu Zeit bestimmt. Nach einer Zeit von 42,6 Stunden
hatten sich 100 mg Kohlendioxid gebildet.
Der gleiche Versuch wie bei Beispiel 5 wurde unter Zusatz von verschiedenen Mengen Salzsäure wiederholt.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Zeiten in Stunden angegeben, die für die Bildung von 100 mg
Kohlendioxid benötigt wurden.
n-10 HCl
(ml)
17,25
34,5
69,0
86,25
103,5
Wasser
(ml)
900
882.75
865,5
831,0
813,75
706,5
Zeil
(Stunden)
42,6
34,8
28.00
18,75
30.8
39,2
Beispiele 11 und 12
Durch eine wäßrige Suspension von 450 mg eines Gemisches von gleicher. Teilen l,la,3.3a.4.5.5,5a.5b.
6 - Decachlor - oxtahydro -1 H -1.3,4 - metheno - cyclobuta[cd3pentalen-2-on
(künftig als »Kepone« bezeichnet) und feinverteUter Kieselsäure wurde unter starkem Rühren und unter gleichzeitiger Bestrahlung
mit einer Hg-Hochdrucktauchlampeein kohlendioxidfreier
Luftstrom geleitet. Die Temperatur betrug während des Versuchs 18"C bzw. bei einem weiteren
Versuch 90 bis 95 C. Das bei der Reaktion gebildete Kohlendioxid wurde mit dem Luftstrom über einen
Rückflußkühler in eine Vorlage mit Barytlauge geleitet, dort aufgefangen und bestimmt.
Bei 18°C dauerte es 50,7 Stunden, bis sich 100 mg
Kohlendioxid gebildet hatten, bei 90 bis 95" C dagegen
nur 11,3 Stunden.
Beispiele 13 bis 15
Der gleiche Versuch wie in den Beispielen 11 und
12 wurde durchgeführt, jedoch wurde an Stelle von »Kspone« »Kelevan« genommen, eine Verbindung,
die durch Umsetzung von »Kepone« mit Lavulinsäureäthylester erhalten wird. Auch hier wurde die
Reaktion bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt, die Werte sind in folgender Tabelle 2 zusammengestellt
:
3° Tabelle
Nr.
35
40
von 100 mg CO,
( C) (Stunden)
18
40
90 bis 95
40
90 bis 95
109.2
68.5
27,5
Beispiele 16 bis 23
In gleicher Weise, wie in den Beispielen 11 und 12
beschrieben, wurden bei einer Versuchstemperatur von 90 bis 95°C eine Reihe von verschiedenen Sub-
. stanzen der Reaktion unterworfen. Die Zeiten, die gebraucht wurden, damit sich eine Menge von 100 mg
Kohlendioxid gebildet hatte, sind in folgender Ta-
5Ci belle 3 zusammengestellt.
6c<
Beispiel
Nr.
Zeit
(Std.)
1,13,3,33,4,5.5,53,50,6-Decachloroctahydro-1
H-l^-metheno-cyclobutafcd]pentalen-2-on
1.2,3.4,10, lO-Hexachlor-oJ-epoxy-1,4,4a,5,7.8a-octahydro-1,4-endo-5,
8-exo-dimethano-naphthalin
8-exo-dimethano-naphthalin
11,3
14.8
27,0
14.8
27,0
9a-hexahydro-6,9-methano-2,4,3-benzofe]-dioxathiepin-3-oxid
Fortsetzung
Bei- Verbindung
spiel
spiel
Beispiel Eingesetzte StolT Nr. Menge
Zeil
(Sld.)
octahydro-2-hydroxy-l H-1,3,4-metheno-cyclobuta[cd]-pentalen(2)-
yl]-lävulinsäureäthylester «-Hexachlorcyclohexan
γ -Hexachlorcyclohexan
octahydro-2-hydroxy-l H-1,3, 4-metheno-cyclobuts[cd]-pentalen(2)-yl]-lävul
insäure
Dichlordiphenyldichloräthan
Dichlordiphenyldichloräthan
methano-naphthalin
1,4,4a,5,7,8,83-octahydro-1,4-endo-5,8-dimethano-n3phthalin
Beispiele 24 bis 29
27,5
39,4 39,5
41,0
42,7 56,4
75,8
IO
26 27 28 29 (mg)
140
100
150
100
100
150
100
Polyäthylen Polyvinylchlorid festes Paraffin Polytetrafluoräthylen
Zeit
(Stunden]
55,2 61,0 79,7 98,3
20 Um zu zeigen, daß die organischen Stoffe unter den genannten Bedingungen auch vollständig abgebaut
werden, sind in der folgenden Tabelle 5 für das Beispiel 26 die für die Menge Kohlendioxid gefundenen
Werte für den gesamten Verlauf aufgeführt. Aus der eingesetzten Menge von 140 mg Polyäthylen
sind theoretisch 440,0 mg Kohlendioxid erhältlich.
| Tabelle | 4 | Eingesetzte Menge (mg) |
Stoff | Zeit (Stunden) |
| Beispiel Nr. |
150 162 162 |
Gelatine Maisstärke Cellulose |
8,6 22,9 28,0 |
|
| 24 25 7 |
Zeit
(Stunden) CO2 insgesamt
(mg)
CO2 der theoretisch maximal erhältlichen
Menge
Jeweils einer der unten angeführten Stoffe wurde möglichst fein in 865,5 ml Wasser verteilt und dieser
Mischung 34,5 ml n-10 HCl zugesetzt. Durch die Mischung wurde dann unter starkem Rühren und
unter gleichzeitiger Bestrahlung mit einer HG-Hochdrucktauchlampe ein kohlendioxidfreier Luftstrom
geleitet. Die Temperatur betrug während des Versuches 90 bis 95°C. Das bei der Reaktion gebildete
Kohlendioxid wurde mit dem Luftstrom über einen Rückflußkühler in eine Vorlage mit Barytlauge geleitet,
dort aufgefangen und bestimmt. In der folgenden Tabelle 4 sind die Zeiten in Stunden ange- 40
geben, die benötigt wurden, um eine Menge von 100 mg Kohlendioxid zu erhalten:
24 31,5
55,2
96 120
143
167
191 16,94
42,46
62,99
100
181,06
221,32
273,24
324,06
371,58
440,0
3,85
9,65
14,3
22,73
41,15
50,3
62,1
73,65
84,45
100,0
Der Versuch wurde, wie in den Beispielen 11 und
12 beschrieben, durchgeführt, jedoch erfolgte die Belichtung
durch Sonnenlicht, und die Temperatur betrug während des Versuches zwischen 20 und 25° C.
Trotzdem das Duranglas des Kolbens sicherlich eine wesentliche Menge der aktiven Strahlung absorbierte,
fand doch ein Abbau im Sinne vorliegender Erfindung statt. Nach einer Zeit von 15 Stunden wurden bereits
2,75 mg Kohlendioxid erhalten, was einem Abbau von 1,27% entspricht.
Claims (2)
1. Verfahren zum Abbau von organischem Müll, dadurch gekennzeichnet, daß man
diesen in wäßriger Lösung oder Dispersion der gleichzeitigen und gemeinsamen Einwirkung von
Sauerstoß", Wasser und Licht aussetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die gleichzeitige gemeinsame Einwirkung in Gegenwart von geringen Mengen Salzsäure
stattfindet.
Priority Applications (13)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19732341300 DE2341300C3 (de) | 1973-08-16 | Verfahren zum Abbau von organischem Müll | |
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