Aspekte der Hygienisierung.pdf - Ingenieure ohne Grenzen

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• Hot Composting Aerobe/anerobe Kompostierung, die bei 45 bis 60 ◦ C stattfindet und eine mesophile und thermophile Phase hat. Die Zerstörung der Pathogene erfolgt dabei in der thermophilen Phase. Problem: manchmal Nachwuchs der Erreger in der darauf folgenden mesophilen Phase. • Vermicomposting = Kompostierung mit Regenwürmern Vorteile sind: A) Regenwürmer übernehmen die Durchmischung des Substrats, B) Regenwürmer tragen durch Stoffwechselarbeit besonders effektiv zum biochemischen Abbau von Biomasse bei und C) bilden sich im Darm- trakt von Regenwürmern Organo-Mineral-Komplexe, die eine sehr hohe Kationenaustauschkapazität (KAK), d.h. Nährstoffspeicherfähigkeit besitzen[28]. Bedingungen für eine gute Kompostierung: 25-35 ◦ C, 65 bis 80 % Feuchtigkeit im Substrat und ca. 2,2 kg/m 2 Würmer. Bisherige Erkenntnisse sind, dass durch Vermicompos- ting kein Nachwachsen von Pathogenen erfolgt, jedoch wurde auch keine vollständige Hygienisierung erwiesen. Die Inaktivierung von Bakterien erfolgt beim Vermicomposting durch den niedrigen pH Wert, der durch die Säureproduktion auf ca. 4 abfällt[29]. Basische Behandlung Bei pH-Werten über 9 werden die meisten pathogenen Stoffe über eine Dauer von 6 Monaten eliminiert[3]. Höhere pH-Werte können diese Mindestverweilzeit drastisch reduzieren. So ist bei pH-Werten über 12,5 zusammen mit Tem- peraturen von 55 bis 70 ◦ C nur noch eine Verweildauer von 2 Stunden nötig[9]. Als weiteren positiver Nebeneffekt ist zu nennen, dass die Geruchsbildung im stark alkalischen Bereich reduziert wird. Die pH-Wert-Erhöhung kann durch Zugabe von Asche, Kalk oder Urin erzielt werden[4], [26]. Laktofermentation Charakteristisch für die Fäkalienbehandlung per Laktofermentation (LF), d.h. einer Milchsäurevergärung ist die Zu- gabe von sog. ” Effektiven Mikroorganismen“ (EM). Dabei handelt es sich um ” dominante, positive Mikroorganismen, die in Symbiose leben und wirken, Fäulnis und übermäßige Oxidation verhindern und zu einer positiven Mikrobiologie für Tier, Mensch und Pflanze beitragen“(Prof. Teruo Higa, Japan, [25]). Die durch EM angeregte LF führt dazu, dass statt einem ausschließlichen Abbau der Biomasse, wie bei der Kompostierung, auch ein Umbau der Biomasse stattfindet, d.h. eine Humifizierung und Bildung von Huminstoffen. Während der LF fällt der pH-Wert auf etwa 4. Der Zusatz von EM zur Kompostierung resultiert in einer signifikanten Verringerung der Geruchsbelästigung. Die Inaktivierung von Bakterien durch LF wurde an der Uni Magdeburg von Dr. Monika Krüger untersucht und bestätigt. Allerdings konnte durch die LF kein Abtöten von Wurmeiern nachgewiesen werden. Pasteurisierung Allgemein wird unter der Pasteurisierung das kurzzeitige Erwärmen, meist in Temperaturbereichen von 60 bis 95 ◦ C, verstanden. Bei der Hygienisierung von Klärschlamm wird unter anderem die Schlammpasteurisierung angewandt. Dabei wird der Schlamm während einer Dauer von 1 Stunde auf mindestens 70 ◦ C erhitzt und die meisten Pathogene so zerstört[9]. 12
Thermische Konditionierung unter Ausnutzung höhere Drücke Die Behandlungsdauer lässt sich bei thermischen Hygienisierungsprozessen durch höhere Temperaturen und auch durch höhere Drücke reduzieren. Bei der Hygienisierung von Schlachtabfällen werden so bspw. Sterilisationsverfah- ren verwendet, die bei 133 ◦ C und 3 bar nach 20 min. beendet werden können, wobei anschließend hygienische Unbedenklichkeit garantiert wird[9], [22]. Das Autoklavieren wird typischerweise in der Medizintechnik und Pharmazie zum Sterilisieren von medizinischen Geräten eingesetzt. Vorzugsweise findet die Sterilisation dabei unter feuchten Bedingungen in einer Sattdampfatmo- sphäre statt. Üblicherweise wird in der Praxis eine Temperatur von 121 ◦ C zum sterilisieren verwendet. Wichtig ist dabei, dass die Zeit ausreichend lange gehalten wird, so dass an jeder Stelle innerhalb des Autoklaven, die Sterilisa- tionstemperatur erreicht wird. Resistentere Viren sollten bei einer Temperatur von über 130 ◦ C und einer Dauer von min. 1 Stunde behandelt werden. Verbrennung Eine weitere Möglichkeit der Hygienisierung stellt die Verbrennung dar. Sie erfordert jedoch die vorherige Trocknung des zu verbrennenden Materials. Da bei diesem Verfahren Temperaturen von über 600 bis 1200 ◦ C erreicht werden, ist von einer vollständigen Hygienisierung auszugehen. Bei der Verbrennung reagiert der enthaltene Kohlenstoff mit Sauerstoff, so dass am Ende des Prozesses in den Verbrennungsrückständen hauptsächlich mineralische Substanzen verbleiben. Innovative Verfahren zielen auf eine Rückgewinnung der Nährstoffe, insb. Phosphor, aus der Asche ab. Diese befinden sich allerdings meist noch in der Forschung zur Anwendungsreife bzw. Demonstrationsphase. Eine direkte Anwendung der Asche im Boden sollte nicht erfolgen, da diese auch Schwermetalle enthalten kann. Außerdem liegen die Nährelemente meist nicht in pflanzenverfügbarer Form in der Asche vor, sodass eine Rückgewinnung weitere, z.B. chemisch oder biochemisch, Aufbereitungsschritte erfordert. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahren ist, dass es, um effizient zu sein, den Einsatz trockener Substrate erfordert und somit die Fäkalien oder der Klärschlamm zuvor mechanisch entwässert und dann getrocknet werden müssen, was meist mit einem erheblichen Energieaufwand bzw. bei Anwendung von solarer Trocknung mit einem hohen Flächenbedarf verbunden ist. 2.2.3 Zusammenfassung Die meisten Pathogene, die in Fäkalien zu finden sein können, wie Bakterien, Viren und Mikroorganismen, sowie der Erreger der Bilharziose, werden über die Fäzes ausgeschieden. Als zusätzliche Problemgruppe sollte bei der Hygienisierung der Fäzes besonders auf Wurmeier geachtet werden. In Tabelle 2.2.3 sind abschließend die Behand- lungsmöglichkeiten von Fäzes anhand der wichtigsten Parameter Zeit und Temperatur sowie eine Abschätzung der Wirksamkeit im Hinblick auf potentiell noch enthaltenen Pathogene dargestellt. 13
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