Biologische Abbaubarkeit Organisches Material kann durch

Biologische Abbaubarkeit
Organisches Material kann durch bakterielle Aktivität zerlegt, d. h. abgebaut werden. Je nach
Eigenschaft der Moleküle, z. B. Molekülstruktur, kann dieser Abbau sehr leicht oder auch
sehr schwer sein. Beim aeroben Abbau zerlegen die Mikroorganismen das Material unter
Veratmung von Sauerstoff. Beim anaeroben Abbau wird das organische Material unter Ausschluss von Sauerstoff zerlegt. Waschmittelinhaltsstoffe, die nach Gebrauch in die Kläranlage gelangen, werden dort in der Regel aerob abgebaut. Deshalb ist für Abbauprüfungen
der aerobe Abbau besonders wichtig.
Der erste Schritt ist der sog.
Primärabbau, hierbei werden
die Moleküle in Teile zerlegt.
Obwohl dieser Schritt bei allen
organischen Molekülen durchgeführt wird, war er nur bei der
Tensidprüfung relevant, da der
erste Abbauschritt gut messbar
ist und vor allem den tensidischen Charakter zerstört.
Primärabbau
(Verlust der
Eigenschaften)
O2
Auf diesen ersten Abbauschritt
Endabbau
folgen weitere Schritte, bei de(Mineralisation)
nen die Bakterien die organischen Moleküle weiter zerlegen, sich Energie zuzuführen.
Im günstigsten Fall werden die
Moleküle mineralisiert, d.h.
H2O CO2 Biomasse
letztendlich zu Wasser, CO2
Abb. 1. Bioabbau (Schema)
und Biomasse umgewandelt zu
werden. Die „leicht abbaubaren“ Substanzen werden innerhalb kurzer Zeit vollständig zerstört, während bei den sog. schwer abbaubaren Substanzen der vollständige Abbau sehr
lange dauert oder auch nach einem substanzspezifischen Abbauschritt nicht mehr weiter
geht.
Entsprechend diesen Unterschieden werden zur Prüfung der aeroben Abbaubarkeit auch
unterschiedliche Testmethoden verwendet:
• Tests auf primäre Abbaubarkeit
• Test auf leichte biologische Abbaubarkeit („ready biodegradability“)
• Tests auf prinzipielle Abbaubarkeit („inherent biodegradability“)
Unabhängig vom Abbauendpunkt (Primär- oder Endabbau) unterscheidet man bei den Tests
auf aerobe Abbaubarkeit man zwei Gruppen:
1. Screeningtests
2. Simulationstsets (oder auch Bestätigungstests)
Screeningtests werden auch statische Verfahren genannt, weil die Untersuchungssubstanz
innerhalb der Messdauer in einem einfachen Gefäß verbleibt. Eine bestimmte, für reale Verhältnisse große Menge wird in einer mineralischen Nährlösung gelöst. Dann wird mit einer
kleinen Menge an Abwasserbakterien angeimpft, dem sog. Inokulum. Die Lösung wird bei 25
°C gehalten, wobei die Testsubstanz die einzige Kohlenstoffquelle für die Mikroorganismen
darstellt. Es werden immer mehrere Ansätze paralleluntersucht, wobei definierte Standardsubstanzen als Vergleich dienen. Aufgrund der sehr dünnen Bakterienanimpfung sind die
Screeningtests sehr streng bewertend, in der Regel sind die Ergebnisse schlechter als in der
realen Umwelt.
Mehr realistisch, d.h. den tatsächlichen Vorgängen in der Kläranlage ähnlich sind die Simulationstests oder Bestätigungstests. Hier wird die Abbaubarkeit der Substanzen in Kläranlagenmodellen geprüft, die die Verhältnisse in einer kommunalen Kläranlage sehr gut wiedergeben. Da bei den Modellkläranlagen mit synthetischem Abwasser gearbeitet wird, ist der
physikalisch-mechanische Teil einer kommunalen Kläranlage (Grobrechen, Sandfang) nicht
im Modell enthalten. Es wird also nur die Biologie, d.h. das Belebungsbecken und das anschließende Absetzbecken simuliert.
Bei der Entwicklung der Kläranlagenmodelle und der damit durchzuführenden Tests hat
Henkel maßgeblich mitgewirkt. Die Modelle sind von recht einfachen Anlagen in den 60er
Jahren bis zu den modernsten 3-stufigen Kläranlagen unserer Zeit immer weiterentwickelt
worden.
a
b
c
Abb. 2. Entwicklung der Kläranlagenmodelle: a. in den 60er Jahren, b. Kläranlagenbatterie um 1980,
c. 3-stufige Anlage mit Phosphatelimination 1995