{"id":16013,"date":"2023-05-16T15:43:49","date_gmt":"2023-05-16T13:43:49","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.pyreg.de\/?p=16013"},"modified":"2023-05-16T16:12:32","modified_gmt":"2023-05-16T14:12:32","slug":"carbonization-of-sewage-sludge-removes-pollutants-of-high-ecological-and-human-health-impact","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dev.pyreg.de\/de\/carbonization-of-sewage-sludge-removes-pollutants-of-high-ecological-and-human-health-impact\/","title":{"rendered":"Karbo\u00adni\u00adsie\u00adrung von Kl\u00e4r\u00adschlamm entfernt Schad\u00adstoffe f\u00fcr Umwelt und mensch\u00adliche Gesundheit"},"content":{"rendered":"

Das Recy\u00adcling von Kl\u00e4r\u00adschlamm durch Pyro\u00adlyse schafft hoch\u00adwer\u00adtige Pflan\u00adzen\u00adkohle, die wert\u00advollen Phos\u00adphor enth\u00e4lt, einen wesent\u00adli\u00adchen N\u00e4hr\u00adstoff f\u00fcr das Pflan\u00adzen\u00adwachstum. Dar\u00fcber hinaus bietet die Karbo\u00adni\u00adsie\u00adrung Kommunen eine sichere und rentable Kreis\u00adlauf\u00adwirt\u00adschafts-L\u00f6sung, da sie erneu\u00ader\u00adbare Energie erzeugt, w\u00e4hrend die Biochar sowohl land\u00adwirt\u00adschaft\u00adliche Vorteile bietet als auch Kohlen\u00adstoff bindet.
\nDie gesteu\u00aderte Karbo\u00adni\u00adsie\u00adrung hat aber einen weiteren wesent\u00adli\u00adchen Vorteil: Sie hygie\u00adni\u00adsiert die toxi\u00adschen und verun\u00adrei\u00adnigten Kl\u00e4r\u00adschl\u00e4mme und sch\u00fctzt dadurch Mensch und Natur.
\n<\/strong><\/p>\n

Compu\u00adter\u00adge\u00adsteu\u00aderter Prozess<\/h2>\n

Kern\u00adst\u00fcck der PYREG-Tech\u00adno\u00adlogie ist der paten\u00adtierte Reaktor in Kombi\u00adna\u00adtion mit der nach\u00adge\u00adschal\u00adteten FLOX-Brenn\u00adkammer (\u201eFLOX\u201c steht f\u00fcr flam\u00admen\u00adlose Oxida\u00adtion). Im Reaktor wird das Rohma\u00adte\u00adrial unter weit\u00adge\u00adhender Abwe\u00adsen\u00adheit von Luft bei hohen Tempe\u00adra\u00adturen von etwa 500 bis 700 \u00b0C f\u00fcr mehrere Minuten erhitzt. Die compu\u00adter\u00adge\u00adsteu\u00aderten Prozess\u00adpa\u00adra\u00admeter \u2013 wie F\u00f6rder\u00adge\u00adschwin\u00addig\u00adkeit des Einsatz\u00adma\u00adte\u00adrials, Tempe\u00adratur und Luft\u00adzu\u00adfuhr \u2013 sind der Schl\u00fcssel zum Recy\u00adcling\u00ader\u00adfolg. Dabei bleibt der Phos\u00adphor f\u00fcr die Pflanzen voll\u00adst\u00e4ndig verf\u00fcgbar. Und mehr noch: Diese Kl\u00e4r\u00adschlamm\u00adbe\u00adhand\u00adlung bietet ein gro\u00dfes Poten\u00adzial zur Entfer\u00adnung vieler Schad\u00adstoffe mit hoher \u00f6kolo\u00adgi\u00adscher und gesund\u00adheit\u00adli\u00adcher Bedeutung.<\/p>\n

Karbo\u00adni\u00adsie\u00adrung vernichtet Krankheitserreger<\/h2>\n

Kl\u00e4r\u00adschlamm entsteht haupt\u00ads\u00e4ch\u00adlich aus mensch\u00adli\u00adchen Ausschei\u00addungen. Nat\u00fcr\u00adlich enth\u00e4lt der Schlamm Sporen, Krank\u00adheits\u00ader\u00adreger und Pyro\u00adgene, die f\u00fcr die \u00f6ffent\u00adliche Gesund\u00adheit bedenk\u00adlich sind.[1] Die Stan\u00addard\u00adhy\u00adgie\u00adni\u00adsie\u00adrung von Kl\u00e4r\u00adschlamm (z. B. Erhitzen des Schlamms auf 70 \u00b0C) besei\u00adtigt nicht alle diese Schadstoffe.<\/p>\n

Die Prozess\u00adbe\u00addin\u00adgungen der Pyro\u00adlyse (> 350 \u00b0C f\u00fcr mehrere Minuten) sind sogar wesent\u00adlich h\u00e4rter als die zuge\u00adlas\u00adsenen Steri\u00adli\u00adsa\u00adti\u00adons\u00adbe\u00addin\u00adgungen. Dementspre\u00adchend elimi\u00adniert die Pyro\u00adlyse alle im Kl\u00e4r\u00adschlamm enthal\u00adtenen Krankheitserreger[2] und Pyro\u00adgene \u2013 einschlie\u00df\u00adlich Bakte\u00adrien, Pilze, Viren, Sporen, Para\u00adsiten, Anti\u00adbio\u00adti\u00adka\u00adre\u00adsis\u00adtenz\u00adgene usw. Das Endpro\u00addukt, d. h. die Biochar (Pflan\u00adzen\u00adkohle), ist frei von Gefahren f\u00fcr die \u00f6ffent\u00adliche Gesundheit.<\/p>\n

Pyro\u00adlyse besei\u00adtigt Mikro\u00adver\u00adun\u00adrei\u00adni\u00adgungen aus Kl\u00e4rschlamm<\/h2>\n

Aufgrund der Mikro\u00adver\u00adun\u00adrei\u00adni\u00adgungen in Kl\u00e4r\u00adschl\u00e4mmen werden zuneh\u00admend Bedenken hinsicht\u00adlich der Ausbrin\u00adgung von Kl\u00e4r\u00adschl\u00e4mmen auf land\u00adwirt\u00adschaft\u00adli\u00adchen Fl\u00e4chen ge\u00e4u\u00ad\u00dfert. J\u00fcngste wissen\u00adschaft\u00adliche Unter\u00adsu\u00adchungen haben gezeigt, dass die Pyro\u00adlyse mehrere Arten von Mikro\u00adver\u00adun\u00adrei\u00adni\u00adgungen zerst\u00f6rt oder entfernt:<\/p>\n

Orga\u00adni\u00adsche Schad\u00adstoffe (z. B. Phar\u00adma\u00adzeu\u00adtika, hormon\u00adst\u00f6\u00adrende Molek\u00fcle):<\/h3>\n

Wissen\u00adschaft\u00adliche Erkennt\u00adnisse zeigen, dass bei ausrei\u00adchend hohen Pyro\u00adly\u00adse\u00adtem\u00adpe\u00adra\u00adturen (> 500 \u00b0C) und langer Dauer (> 3 min) alle orga\u00adni\u00adschen Refe\u00adrenz\u00adschad\u00adstoffe und Mikro\u00adver\u00adun\u00adrei\u00adni\u00adgungen voll\u00adst\u00e4ndig oder nahezu voll\u00adst\u00e4ndig abge\u00adbaut oder aus dem Fest\u00adstoff ausge\u00adtrieben wurden. In einer 2019 ver\u00f6f\u00adfent\u00adlichten Studie des Bundesumweltamtes[3] wurden die R\u00fcck\u00adst\u00e4nde verschie\u00addener phar\u00adma\u00adzeu\u00adti\u00adscher Kl\u00e4r\u00adschl\u00e4mme nach einer pyro\u00adly\u00adti\u00adschen Behand\u00adlung bei \u00fcber 500 \u00b0C analy\u00adsiert. Alle unter\u00adsuchten Phar\u00adma\u00adzeu\u00adtika lagen nach dem Prozess unter der Nach\u00adweis\u00adgrenze. Die Autoren schluss\u00adfol\u00adgern: \u201eMit thermo-chemi\u00adschen Behand\u00adlungen (d.h. Pyro\u00adlyse) wird eine voll\u00adst\u00e4n\u00addige Zerst\u00f6\u00adrung der phar\u00adma\u00adzeu\u00adti\u00adschen R\u00fcck\u00adst\u00e4nde erreicht. Es sind keine weiteren tech\u00adni\u00adschen Behand\u00adlungs\u00adma\u00df\u00adnahmen erforderlich.\u201c<\/strong><\/em><\/p>\n

PFAS:<\/h3>\n

Per- und Poly\u00adflu\u00ador\u00adal\u00adkyl\u00adsub\u00adstanzen (PFAS) werden durch den Prozess der Pyro\u00adlyse besei\u00adtigt. Kundu et al. (2021)[4] fanden heraus, dass mehr als 90 % der PFOS und PFOA in Kl\u00e4r\u00adschlamm durch ein inte\u00adgriertes Verfahren aus Pyro\u00adlyse und Verbren\u00adnung zerst\u00f6rt wurden. Eine Unter\u00adsu\u00adchung des US EPA Office of Rese\u00adarch and Deve\u00adlo\u00adp\u00adment (2021)[5] an der kommer\u00adziell instal\u00adlierten PYREG-Anlage des US-Unter\u00adneh\u00admens Biof\u00adorce\u00adtech zeigt, dass die Pyro\u00adlyse bei 600 \u00b0C f\u00fcr 10 Minuten und die Verbren\u00adnung der Pyro\u00adly\u00adse\u00adgase bei 850 \u00b0C PFAS aus Kl\u00e4r\u00adschlamm besei\u00adtigen. Biof\u00adorce\u00adtech (2021)[6] hat \u00fcber 38 PFAS-Verbin\u00addungen berichtet, die alle in der Biokohle in ihrem Pyro\u00adlyse- und Pyro\u00adly\u00adse\u00adgas\u00adver\u00adbren\u00adnungs\u00adpro\u00adzess unter der Nach\u00adweis\u00adgrenze gehalten oder entfernt wurden.<\/strong><\/p>\n

PAK:<\/h3>\n

Die Ausbrin\u00adgung von Kl\u00e4r\u00adschlamm auf land\u00adwirt\u00adschaft\u00adlich genutzten Fl\u00e4chen ist in Europa weit verbreitet, obwohl die Schl\u00e4mme poten\u00adziell einen hohen Gehalt an toxi\u00adschen poly\u00adzy\u00adkli\u00adschen aroma\u00adti\u00adschen Kohlen\u00adwas\u00adser\u00adstoffen (PAK) aufweisen. Richtig konzi\u00adpierte Pyro\u00adly\u00adse\u00adver\u00adfahren k\u00f6nnen diese chemi\u00adschen Verbin\u00addungen besei\u00adtigen, so dass Biokohle mit einem PAK-Gehalt unter\u00adhalb der Grenz\u00adwerte oder sogar der Nach\u00adweis\u00adgrenze entsteht: Mo\u0161ko et al. (2021)[7] wiesen nach, dass die lang\u00adsame Pyro\u00adlyse bei > 400 \u00b0C mehr als 99,8 % der unter\u00adsuchten PCB, PAK, endo\u00adkrin wirk\u00adsamen Chemi\u00adka\u00adlien und hormo\u00adnellen Verbin\u00addungen entfernt. Die Autoren stellen fest: \u201eDurch lang\u00adsame Pyro\u00adlyse bei hohen Tempe\u00adra\u00adturen (> 600 \u00b0C) k\u00f6nnen orga\u00adni\u00adsche Schad\u00adstoffe zufrie\u00adden\u00adstel\u00adlend aus dem entste\u00adhenden Schlamm\u00adteig entfernt werden, der sicher als Boden\u00adver\u00adbes\u00adse\u00adrungs\u00admittel einge\u00adsetzt werden k\u00f6nnte\u201c.<\/strong><\/em><\/p>\n

Pyro\u00adlyse besei\u00adtigt Mikro\u00adplastik aus Kl\u00e4rschlamm<\/h2>\n

Unter\u00adsu\u00adchungen zeigen, dass Kl\u00e4r\u00adschlamm eine Senke f\u00fcr Mikro\u00adplastik ist. Daher ist eine wirk\u00adsame Zerklei\u00adne\u00adrung der Kunst\u00adstoff\u00adfrag\u00admente von entschei\u00addender Bedeu\u00adtung f\u00fcr eine m\u00f6gliche Ausbreitung.[8] Ni et al. (2020)[9] stellten fest, dass \u201ePoly\u00adethylen und Poly\u00adpro\u00adpylen, die beiden h\u00e4ufigsten Mikro\u00adplas\u00adtikarten im Kl\u00e4r\u00adschlamm, bei einer Pyro\u00adly\u00adse\u00adtem\u00adpe\u00adratur von 450 \u00b0C voll\u00adst\u00e4ndig abge\u00adbaut wurden.\u201c<\/strong><\/em> Die Gesamt\u00adkon\u00adzen\u00adtra\u00adtion von Mikro\u00adplastik wurde bei Pyro\u00adly\u00adse\u00adtem\u00adpe\u00adra\u00adturen von 500 \u00b0C von 550,8 \u2013 960,9 auf 1,4 \u2013 2,3 Partikel\/g redu\u00adziert. Es blieb kein Mikro\u00adplastik mit einer Parti\u00adkel\u00adgr\u00f6\u00dfe von 10-50 \u03bcm \u00fcbrig.<\/p>\n

Zur Veran\u00adschau\u00adli\u00adchung des Verhal\u00adtens von Kunst\u00adstoffen bei der Hoch\u00adtem\u00adpe\u00adra\u00adtur\u00adbe\u00adhand\u00adlung (z. B. bei der Pyro\u00adlyse) sind in Abbil\u00addung 1 die Kurven der ther\u00admi\u00adschen Zerset\u00adzung von PE und PP darge\u00adstellt. Die ther\u00admi\u00adsche Zerset\u00adzung von PE und PP zeigt einen drama\u00adti\u00adschen Massen\u00adver\u00adlust zwischen 400 \u00b0C und 500 \u00b0C, w\u00e4hrend sich das Mate\u00adrial ober\u00adhalb von 500 \u00b0C \u201evoll\u00adst\u00e4ndig zersetzt, ohne nennens\u00adwerte R\u00fcck\u00adst\u00e4nde zu hinterlassen\u201c[10] PET, ein f\u00fcr Kl\u00e4r\u00adschlamm sehr rele\u00advanter Kunst\u00adstoff, beginnt sich bei einer Tempe\u00adratur von \u00fcber 450 \u00b0C zu zersetzen und geht in die Gasphase \u00fcber. Die Zerset\u00adzung von PET ist bei Tempe\u00adra\u00adturen \u00fcber 500 \u00b0C in weniger als einer Minute (\u03b1 = 1) beendet[11]. Die gecrackten Gase haben einen hohen Heiz\u00adwert und k\u00f6nnen zur Ener\u00adgie\u00ader\u00adzeu\u00adgung genutzt werden. Somit ist die Pyro\u00adlyse von Kl\u00e4r\u00adschlamm eine gute Methode, um Mikro\u00adplastik in der Umwelt dras\u00adtisch zu reduzieren.<\/strong><\/p>\n

Abbil\u00addung 1: TG-Scans von PE und PP, gemessen bei konstanter Heiz\u00adrate in zwei verschie\u00addenen Test\u00adum\u00adge\u00adbungen: inerte Atmo\u00adsph\u00e4re und Luft[12].<\/p>\n

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Quellen:<\/p>\n

[1]  Huygens, D., Garcia-Gutierrez, P., Orveillon, G., Schil\u00adlaci, C., Delre, A., Orgi\u00adazzi, A., Wojda, P., Tonini, D., Egle, L., Jones, A., Pistocchi, A. and Lugato, E., Scree\u00adning risk assess\u00adment of organic pollut\u00adants and envi\u00adron\u00admental impacts from sewage sludge manage\u00adment, EUR 31238 EN, Publi\u00adca\u00adtions Office of the Euro\u00adpean Union, Luxem\u00adbourg, 2022, ISBN 978-92-76-57322-7 (online), doi:10.2760\/541579 (online), JRC129690.<\/p>\n

[2]  Paz-Ferreiro, Jorge, Aurora Nieto, Ana M\u00e9ndez, Matthew Peter James Askeland, and Gabriel Gasc\u00f3. 2018. \u201eBiochar from Bioso\u00adlids Pyro\u00adlysis: A Review\u201c Inter\u00adna\u00adtional Journal of Envi\u00adron\u00admental Rese\u00adarch and Public Health 15, no. 5: 956. https:\/\/doi.org\/10.3390\/ijerph15050956<\/p>\n

[3]  Bundes\u00adum\u00adweltamt (2019) Arznei\u00admit\u00adtel\u00adr\u00fcck\u00adst\u00e4nde in Rezy\u00adklaten der Phos\u00adphor\u00adr\u00fcck\u00adge\u00adwin\u00adnung aus Kl\u00e4r\u00adschl\u00e4mmen, Umwelt\u00adfor\u00adschungs\u00adplan des Bundes\u00admi\u00adnis\u00adte\u00adriums f\u00fcr Umwelt, Natur\u00adschutz und nukleare Sicher\u00adheit, Forschungs\u00adkenn\u00adzahl 3715 33 401 0, UBA-FB 002724 (https:\/\/www.umweltbundesamt.de\/sites\/default\/files\/medien\/1410\/publikationen\/2019-03-29_texte_31-2019_arzneimittelrueckstaende-klaerschlamm_v2.pdf)<\/p>\n

[4]  Kundu, S., Patel, S., Halder, P., Patel, T., Mary\u00adbali, M. H., Pramanik, B. K., Praz-Ferreiro, J., Figuei\u00adredo, C. C., Berg\u00admann, D., Sura\u00adpa\u00adneni, A., Megharaj, M., Shah, K., Removal of PFASs from bioso\u00adlids using a semi-pilot scale pyro\u00adlysis reactor and the appli\u00adca\u00adtion of bioso\u00adlids derived biochar for the removal of PFASs from conta\u00admi\u00adnated water, Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2021, 7, 638\u2013649<\/p>\n

[5]  Gullet, B., EPA PFAS inno\u00adva\u00adtive treat\u00adment team (PITT) findings on PFAS destruc\u00adtion tech\u00adno\u00adlo\u00adgies, EPA Tools & Resources Webinar February 17, 2021<\/p>\n

[6]  https:\/\/ccag.ca.gov\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/BFT_FEB_2020-1.pdf<\/p>\n

[7]  Mo\u0161ko J, Poho\u0159el\u00fd M, Cajt\u00adhaml T, Jere\u00admi\u00e1\u0161 M, Robles-Aguilar AA, Skoblia S, Be\u0148o Z, Inne\u00adma\u00adnov\u00e1 P, Linhar\u00adtov\u00e1 L, Mich\u00adal\u00ed\u00adkov\u00e1 K, Meers E. Effect of pyro\u00adlysis tempe\u00adra\u00adture on removal of organic pollut\u00adants present in anae\u00adro\u00adbically stabi\u00adlized sewage sludge. Chemo\u00adsphere. 2021 Feb;265:129082. doi: 10.1016\/j.chemosphere.2020.129082. Epub 2020 Nov 23. PMID: 33309446<\/p>\n

[8]  Charles Rolsky, Varun Kelkar, Erin Driver, Rolf U. Halden, Muni\u00adcipal sewage sludge as a source of micro\u00adpla\u00ads\u00adtics in the envi\u00adron\u00adment, Current Opinion in Envi\u00adron\u00admental Science & Health, Volume 14, 2020, Pages 16-22, ISSN 2468-5844, https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.coesh.2019.12.001.<\/p>\n

[9]  Ni, B., Zhu, Z., Li, W., Yan, X., Wei, W., Xu, Q., Xia, Z., Dai, X., & Sun, J. (2020). Micro\u00adpla\u00ads\u00adtics Miti\u00adga\u00adtion in Sewage Sludge through Pyro\u00adlysis: The Role of Pyro\u00adlysis Tempe\u00adra\u00adture. Envi\u00adron\u00admental Science and Tech\u00adno\u00adlogy Letters, 7, 961-967.<\/p>\n

[10]  Sudip Ray, Ralph P. Cooney, chapter 9 \u2013 Thermal degra\u00adda\u00adtion of polymer and polymer compo\u00adsites, Myer Kutz, Hand\u00adbook of envi\u00adron\u00admental degra\u00adda\u00adtion of mate\u00adrials (third edition), william Andrew publi\u00adshing, 2018, pp. 185-206, https:\/\/doi.org\/10.1016\/B978-0-323-52472-8.00009-5<\/p>\n

[11]  Osman, A.I., Farrell, C., Al-Muhtaseb, A.H. et al. Pyro\u00adlysis kinetic model\u00adling of abun\u00addant plastic waste (PET) and in-situ emis\u00adsion moni\u00adto\u00adring. Environ Sci Eur 32, 112 (2020). https:\/\/doi.org\/10.1186\/s12302-020-00390-x https:\/\/www.researchgate.net\/figure\/Reaction-progress-a-versus-the-temperature-for-the-PET-pyrolysis-where-the-coloured-and_fig1_343994995.<\/p>\n

[12]  Sudip Ray, Ralph P. Cooney, chapter 9 \u2013 Thermal degra\u00adda\u00adtion of polymer and polymer compo\u00adsites, Myer Kutz, Hand\u00adbook of envi\u00adron\u00admental degra\u00adda\u00adtion of mate\u00adrials (third edition), william Andrew publi\u00adshing, 2018, pp. 185-206, https:\/\/doi.org\/10.1016\/B978-0-323-52472-8.00009-5<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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