Phosphonate sind schwer abbaubare Komplexbildner , welche über das Abwasser in die Gewässer eingetragen werden. Im Rahmen eines Vorhabens zu schwer abbaubaren Verbindungen in Wasch- und Reinigungsmitteln (FKZ 3709 65 430) wurde festgestellt, dass der überwiegende Teil der im Abwasser enthaltenen Phosphonate aus dem Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln stammt. Die dort eingesetzten Phosphonate sind bekannt. Diese in Wasch- und Reinigungsmitteln (WRM) eingesetzten Phosphonate sind schwer abbaubar, einzelne Phosphonate sind zusätzlich ökotoxisch. Daten zum Verhalten und zum Verbleib in der Umwelt liegen jedoch nicht vor. Daher sollten geeignete Verfahren zur Analytik von WRM-relevanten Phosphonaten in Sediment- und Wasserproben identifiziert oder entwickelt und im zweiten Teil des Projektes exemplarisch an ausgewählten Kläranlagen und Gewässern ihr Verbleib in der Umwelt untersucht werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Phosphonate in der Kläranlage und im Fließgewässer zu hohem Anteil an Feststoffpartikel (unterer bis mittlerer mg/kg-Bereich) adsorbiert werden. In den beprobten Gewässern wurden an der Einleitstelle signifikant erhöhte Sedimentbeladungen und, abhängig von der Größe des Gewässers, auch erhöhte Schwebstoffbeladungen festgestellt. Die im Oberflächenwasser detektierten Konzentrationen befanden sich, abhängig von der Belastung, im unteren μg/L-Bereich und darunter. Veröffentlicht in Texte | 69/2021.
Die Phosphormengen in Waschmitteln und in Maschinengeschirrspülmitteln sind über die europäische Detergenzienverordnung in Produkten für den privaten Endverbraucher begrenzt. Für den gewerblichen Bereich existieren in der Phosphathöchstmengenverordnung (PHöchstMengV) Grenzwerte für Waschmittel, welche durch das in Kraft treten der Detergenzienverordnung teilweise außer Kraft gesetzt wurden. Das Vorhaben liefert Informationen, ob es zum Schutz der Umwelt erforderlich ist, eine Anpassung der geltenden Phosphat-Begrenzung in der PHöchstMengV für Waschmittel der ge-werblichen Textilreinigungen vorzunehmen und den Anwendungsbereich der PHöchstMengV um die gewerbliche maschinelle Geschirreinigung zu erweitern. Im Rahmen der des Projektes wurden die Gründe der Nutzung von P-Verbindungen in der gewerblichen Textil- und Geschirrreinigungen und die eingesetzten Mengen recherchiert. Zusätzlich wurden Vergleichswerte auf Basis der Produktion von Wasch- und Reinigungsmitteln und den vorhandenen Maschinenparks ermittelt. Diese Ergebnisse wurden Berechnungen über den Zulauf der öffentlichen Kläranlagen gegenüber gestellt. In der Gesamtschau wird von einem Eintrag in das Abwasser aus Phosphaten und Phosphorsäue aus der gewerblichen Textil- und Geschirrreinigungen sowie von industriellen Reinigern von 3 000 bis 5 000 t Phosphor pro Jahr ausgegangen. Die Spannbreite für Phosphor aus Phosphonaten wurde mit 120 bis 1 332 t Pges / a ermittelt. Phosphat wird in Kläranlagen gezielt zurückgehalten. Anhand der Berechnungen kann mit Einträgen aus Phosphat und Phosphorsäure in die Gewässer zwischen 167 und 369 t Pges / a, entsprechend etwa 0,7 bis 1,6 % der gesamten Pges Einträge, gerechnet werden. Die Rückhalteleistung der Kläranlagen für Phosphor aus Phosphonaten ist Gegenstand laufender Forschungsvorhaben. Unter Berücksichtigung der Annahme, dass 50% zurückgehalten werden ergeben sich Emissionen von 60 bis 666 t Pges / a, entsprechend etwa 0,3 % bis 3 % der gesamten Pges Einträge in Oberflächengewässer. Quelle: Forschungsbericht
Im Verlauf eines Jahres wurden 10 Beprobungen zweier kommunaler Kläranlagen in Stuttgart-Möhringen an der Körsch und in Stuttgart-Mühlhausen am Neckar vorgenommen. Dabei wurden jeweils folgende Matrices zur Quantifizierung der Phosphonate ATMP, EDTMP, DTPMP, HEDP und PBTC entnommen: Kläranlagenzulauf, Ablauf der Vorklärung, Ablauf der Nachklärung und, im Falle der Kläranlage Stuttgart-Mühlhausen, auch Ablauf des Sandfilters und Ablauf des Aktivkohlefilters. Weiterhin wurden Flusswasser, Flusssediment und Flussschwebstoffe vor und hinter der Einleitstelle beprobt. Zusätzlich zur Phosphonatanalytik erfolgte die Erfassung der Kenngrößen Temperatur, Kläranlagendurchfluss, pH, Leitfähigkeit, Feststoffgehalt, chemischer Sauerstoffbedarf und Phosphorgehalt. Die Schwerpunkte der Methodenentwicklung lagen auf der Extraktion von Phosphonaten aus Feststoffproben, der Anpassung der Chromatographie zur Analyse matrixbelasteter Proben und der Etablierung einer automatischen Anreicherung zur Quantifizierung von Oberflächenwasserproben. Im Rahmen dieses Projekts wurde die etablierte ionenchromatographische Trennung erstmals erfolgreich mit einem empfindlichen Tandem-Massenspektrometer gekoppelt. Diese Technik erlaubte die Quantifizierung aus Oberflächenwasserproben bis zu einer Bestimmungsgrenze von 0,1 (my)g/L. Durch Eigensynthese isotopenmarkierter Interner Standards wurde die Empfindlichkeit und Spezifität der Analyse erheblich verbessert. Nach der Etablierung einer robusten Analysemethode erfolgte die Bilanzierung der Phosphonate innerhalb und im Umfeld der beiden Kläranlagen. Dabei zeigte sich, dass HEDP und PBTC in der Regel die höchsten Gehalte aufwiesen. Hohe Eliminierungsraten von 80-90 % nach dem Durchlaufen der Nachklärung wurden festgestellt. Die gegenwärtigen Daten zeigen, dass Phosphonate in der Kläranlage und im Fließgewässer zu hohem Anteil adsorbiert an Feststoffpartikel (unterer bis mittlerer mg/kg-Bereich) vorliegen. Sowohl im Neckar als auch in der Körsch wurden der Einleitstelle signifikant erhöhte Sedimentbeladungen und, abhängig von der Größe des Gewässers, auch erhöhte Schwebstoffbeladungen festgestellt. Die im Oberflächenwasser detektierten Konzentrationen befanden sich, abhängig von der Belastung, im unteren (my)g/L-Bereich und darunter. Quelle: Forschungsbericht
Die Lebosol Dünger GmbH betreibt zur Zeit eine Anlage nach BImSchG in der Junkers-Straße 2in Sembach. Der Betriebsbereich unterliegt der unteren Klasse. Es ist eine Lageranlage nach der 12. BImSchV genehmigt und eine Produktionsanlage für Borethanolamin. Im Zuge der wirtschaftlichen Entwicklung des Unternehmens und der Sicherung der Lieferfähigkeit der Produkte, möchte das Unternehmen die Produktion um neue Herstellverfahren erweitern. In diesem Zuge wird auch die Lagerung erweitert, so dass das Unternehmen in Zukunft den erweiterten Pflichten unterliegen wird.
Das Projekt "Klonierung und Charakterisierung phosphonatspaltender Enzyme (C-P Lyasen), die von Pseudomonas spez.-Plasmiden kodiert werden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ADW - Institut für Biochemie der Pflanzen durchgeführt. Die Untersuchung von Genen des Phosphonatstoffwechsels soll zur Physiologie und Enzymatik der Spaltung von C-P Bindungen beitragen. Da gegenwaertig sowohl synthetische als auch natuerlich vorkommende Phosphonate als Insektizide, Herbizide, Pharmaka und in der Waschmittelindustrie breite Anwendung finden, wuerden biotechnologische Methoden bei der Synthese und dem Abbau von Phosphone- und Phosphinoverbindungen zu einer Reduktion von umweltbelastenden Chemikalien beitragen. Es soll eine Gruppe neuartiger Plasmide analysiert werden, deren breiter Wirtsbereich einen horizontalen Gentransfer in verschiedenen mikrobiologischen Biotopen erwareten laesst. Diese Plasmide werden in E coli exprimiert und befaehigen die Rezeptoren ua zur Verwertung von Glyphosphat, Fosfomycin und Phosphonoessigsaeure. Die Untersuchung des Abbaus von urspruenglich fuer E coli unzugaenglichen Phosphonaten wird so mit den Methoden der E coli-Genetik realisierbar.
Das Projekt "Phosphonate in Wasch- und Reinigungsmitteln und deren Verbleib in der Umwelt - Entwicklung von Analyseverfahren und deren praktische Anwendung bei Proben von Oberflächenwasser, Abwasser und Sediment" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Phosphonate sind schwer abbaubare Komplexbildner, die über das Abwasser in Gewässer eingetragen werden. Im Rahmen eines Vorhabens zu schwer abbaubaren organischen Inhaltsstoffen in Wasch- und Reinigungsmitteln (FKZ 3709 65 430) wurde festgestellt, dass der Hauptanteil ins Abwasser eingetragener Phosphonate dem Einsatz von Wasch- und Reinigungsmitteln (WRM) entstammt. Die in WRM eingesetzten Phosphonate sind bekannt: Sie sind biologisch schwer abbaubar, einzelne zudem ökotoxisch. Die bislang vorliegenden Daten hinsichtlich ihres Verhaltens und Verbleibs in der Umwelt sind unzureichend und lassen eine Umweltrisikobewertung nicht zu. Nach derzeitigem Kenntnisstand kann nicht ausgeschlossen werden, dass Phosphonate aus WRM Kläranlagen in relevanten Mengen passieren, in der aquatischen Umwelt langfristig akkumulieren sowie nachteilig auf Wasserorganismen wirken können. In einem ersten Schritt sollen daher geeignete Verfahren zur Analyse von WRM-relevanten Phosphonaten in Sediment- und Wasserproben identifiziert und/oder angepasst bzw. entwickelt werden. Auf Basis der entwickelten Analytik soll im zweiten Teil des Projekts ihr Verbleib in der Umwelt exemplarisch an ausgewählten Kläranlagen und Gewässern untersucht werden. Projektablauf/-inhalt: a) Literaturrecherche zur Erhebung vorhandener Methoden zur Bestimmung WRM-relevanter Phosphonate; b) Bei Bedarf (Weiter-)Entwicklung geeigneter Methoden; c) Anpassung der Methodik für die Analytik von Oberflächenwasser, Abwasser und Sediment; d) Messung WRM-relevanter Phosphonate in Zu- und Ablauf ausgewählter Kläranlagen; e) Messung WRM-relevanter Phosphonate in Sediment und Oberflächenwasser ausgewählter Gewässer. Auf Grundlage der Ergebnisse zum Verbleib von WRM-relevanten Phosphonaten in der Umwelt sollen durch UBA Handlungsempfehlungen abgeleitet werden, die zu einer wirksamen Reduktion des Eintrags dieser schwer abbaubaren Inhaltsstoffe führen.
Das Projekt "Teilprojekt A 14: Organische Analyse komplexer Abwässer: A) Substrate,Hemm- und Reststoffe in der anaeroben Behandlung organisch hoch belasteter Abwässer, B) Reststoffe in Abwässern der Textilveredlungsindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Im Teilprojekt A14 des Sonderforschungsbereichs 193 werden Fragestellungen aus dem Bereich der Analytik hochpolarer aromatischer Organika in komplexen Abwassermatrizes bearbeitet. Schwerpunkte bilden hier die sulfonierten Aromaten und die komplexbildenden Phosphonate. Den Sulfonaten kommt in Folge ihres breiten Einsatzes in vielen industriellen Prozessen eine besondere Relevanz für die Beurteilung von Abwasser und Abwasserbehandlung zu. Einsatzfelder sind die Textilindustrie, die Baustoffindustrie sowie die chemische Industrie. Die Methoden zur Analyse aromatischer Sulfonate in Abwassermatrizes durch Einsatz der Kopplung von Flüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie sind, auch durch eigene Arbeiten, gut entwickelt. Damit können weitere Fragestellungen zum Verhalten aromatischer Sulfonate in der biologischen und oxidativen Abwasserbehandlung angegangen werden. Phosphonate stellen eine weitere, sehr polare Stoffgruppe dar, die in der Textilveredelung eingesetzt wird, aber auch in vielen anderen industriellen Produktionsprozessen als Antiscaling-Mittel, als Korrosionsinhibitor oder als Zusatz in Wasch- und Reinigungsmitteln. Der Einsatz der Phosphonate hatte nach der Diskussion um Gewässer-Eutrophierung durch Phosphate zugenommen und erschien insofern vorteilhaft, als aus ihnen kein Phosphat freigesetzt wird. Dies impliziert allerdings, daß die Phosphonate mikrobiell nicht oder nur sehr langsam abgebaut werden. Die Elimination in Kläranlagen liegt für die verschiedenen Vertreter der komplexierenden Phosphonate bei 50-80%. Sie scheint trotz der sehr hohen Polarität der Phosphonate auf Sorption zu beruhen, für die ionische Wechselwirkungen oder Kalziumkomplexierung ursächlich sein dürften. Die Analytik der Phosphonate ist durch ihre Polarität und die fehlenden Chromophore stark erschwert. Ein geeigneter analytischer Ansatz sollte die Kopplung von Flüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie (LC-MS) sein. Die Analyse der Phosphonsäure-Komplexbildner erfordert vielfältige methodische Entwicklungen von der Extraktion über die Chromatographie bis hin zur massenspektrometrischen Detektion. Wegen der sehr hohen Polarität sind insbesondere die Aufkonzentrierung und die chromatographische Trennung erschwert. Es sollen Untersuchungen zur aeroben Abbaubarkeit verschiedener Phosphonate durchgeführt werden. In Kooperation mit verschiedenen anderen Projekten des Sfb 193 wird auch die oxidative Entfernbarkeit der Phosphonate im Reinstoff-System untersucht und das Ausmaß und die Ursache der sorptiven Entfernung der verschiedenen Phosphonate in der biologischen Abwasserbehandlung mit Hilfe von Sorptionsversuchen untersucht.
Das Projekt "Elektrochemischer Abbau von Phosphonaten in industriellen Prozessabwässern mittels Diamantelektroden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Gegenstand des Projektes ist die Entfernung von komplexen Phosphorverbindungen wie Phosphonaten, Phosphinaten, Phosphiten, etc. aus industriellen Prozessabwässern bei gleichzeitiger Phosphorrückgewinnung durch den Einsatz von bordotierten Diamantelektroden und geeigneten Fällungs- oder Adsorptionsmitteln. Diamantelektroden sind im Gegensatz zu anderen Elektroden für die Erzeugung stark oxidativer Spezies (OH-Radikale) bekannt und bereits im Bereich der Abwasserbehandlung zur Entfernung organischer Schadstoffe bzw. zur Reduzierung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) großtechnisch im Einsatz. Mit diesem Verfahren sollen: - Abwässer aus industriellen Prozessen besser rezykliert werden. - der übermäßige Eintrag von Phosphor in die Umwelt weiter reduziert werde. - die kritische Ressource Phosphor durch Rückgewinnung geschont werden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Im ersten Arbeitspaket sollten ausgewählte Prozesswässer aus der Industrie auf ihre Eignung zur Phosphorrückgewinnung bzw. zur Aufreinigung hinsichtlich einer Rezyklierung untersucht werden. Im Vorfeld wurden dazu zwei assoziierte Partner gefunden, die das Vorhaben mit Proben unterstützt haben. Dies war die Firma Mitsubishi Hitachi Powersystems GmbH (MHPS) und die Firma Clariant Deutschland GmbH. Die zur Verfügung gestellten Proben wurden daraufhin qualitativ und quantitativ untersucht. In einem zweiten Arbeitspaket war nachzuweisen, dass der elektrochemische Abbau grundsätzlich funktioniert. Darüber hinaus sollte der elektrochemische Abbauprozess durch die Auswahl verschiedener Elektroden wie massive Platten, Streckplatten sowie einer Durchflusszelle optimiert werden. Nachdem 'proof of principle', dass der elektrochemische Abbau funktioniert, sollte die Vorgehensweise in Arbeitspaket 3 optimiert werden. Insbesondere die hohen Salzkonzentrationen können, aufgrund von möglichen Ausfällungen, den Betrieb der Durchflusszelle stören. Daher wurde der Einsatz einer Membranfiltration untersucht, um die Salzkonzentration während des Abbaus zu minimieren. Im Arbeitspaket 4 wurden die Möglichkeiten zur Ausfällung und Abtrennung des durch den elektrochemischen Abbau entstandenen Orthophosphats untersucht. Schließlich wurde eine Betrachtung der relevanten Stoffströme vorgenommen, um die Einspar- bzw. Rückgewinnungspotenziale zu bewerten. Auf dieser Basis sollte ein erstes Konzept für eine mögliche Pilotanlage zur Behandlung eines Teilstroms in Einsatzumgebung erstellt werden.
Das Projekt "Beeinflussung des Phosphateliminierungsgrades durch organische Phosphorverbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene durchgeführt. In Klaerwerksablaeufen kommen nicht faellbare, nicht hydrolisierbare Phosphorverbindungen vor, die die Einhaltung von Naehrstoffbelastungskonzepten fuer stehende Gewaesser verhindern koennen. Diese Phosphorverbindungen werden u.a. in Wasch- und Reinigungsmitteln sowie in Kraftwerken zur Kuehlwasserbehandlung verwendet. Die Verbindungen sollen untersucht werden, inwieweit sie durch biologische Abbaubarkeit oder andere Reaktionsfaehigkeit einer Faellung zugaenglich bzw. - sollte das ungenuegend gegeben sein - ob ihre Toxizitaeten besorgniserregend sind. Parallel dazu wird eine Uebersicht ueber Art, Vorkommen, Verteilung und Herkunft der nicht faellbaren Phosphorverbindungen in den Berliner Gewaessern, die in unterschiedlichem Masse mit Klaerwerksabfluss und Rieselfeldablauf belastet sind, sowie in Sickerwaessern der Rieselfelder und im Uferfiltrat des Teltowkanals erstellt.
Das Projekt "Einsatz umweltverträglicher Substanzen bei der Papierherstellung zur Adsorption bzw. Komplexierung von Störstoffen und zur Reduzierung biologisch schwer abbaubarer Hilfsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung München durchgeführt. Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist es, unter Sicherung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtprozesse die aus dem Einsatz biologisch schwer oder nicht abbaubarer Chemikalien bei der Faserstoffbleiche bzw. bei der Bekämpfung von Harzen und anderen hydrophoben Störstoffen resultierenden Umweltbelastungen zu verringern oder zu vermeiden. Im Mittelpunkt des Projektes sollte die Erarbeitung und die Bewertung neuer Maßnahmen zur Substitution der synthetischen Komplexbildner DTPA und ETPA durch umweltverträglichere Prozesshilfsmittel bei der oxidativen Holzstoffbleiche sowie bei der Bekämpfung von Harz und sonstigen hydrophoben Stoffen stehen. Die Untersuchungen ergaben, dass sich Störstoffe durch den Einsatz von kationischem Talkum, kationischem Kaolin sowie sauer modifizierten Bentoniten an der Oberfläche der Mineralien adsorbieren und mit dem Papier austragen lassen und somit zu einer Störstoffentlastung im System führen. Dadurch werden Parameter, wie Laufeigenschaften der Papiermaschine, Effektivität von kationischen Additiven, Füllstofferhöhung ohne Festigkeitsverlust sowie die Papierqualität positiv beeinflusst. Als indirekte Harzbekämpfungsmassnahme bietet sich der Einsatz von Komplexbildnern an, die dabei Metallionen binden, und somit die Agglomerierung der Harzteilchen verhindern. Die Untersuchungen zeigten, dass die Wirkung von Komplexbildnern durch Kombination mit Dispergiermittel (wie z.B. Polyasparaginsäure) verbessert werden. Die Bleichversuche zeigten, dass biologisch abbaubare Komplexbildner vom Typ Gluconat, Citrat, Iminodibernsteinsäuresalze oder Polyasparaginsäuresalze allein kein Substitut für DTPA sind. In Kombination mit einem anorganischen Ionenaustauscher auf Basis von modifiziertem Bentonit konnte sich der Weißgrad deutlich verbessert werden. Mit anderen Komplexbildnern auf Basis von Phosphonat und ihren Derivaten sind bei entsprechender Anwendung annähernd die gleichen Bleichergebnisse erzielbar.