DE10252634A1

DE10252634A1 - Reinigungsmittel und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10252634A1
Application number: DE2002152634
Authority: DE
Inventors: Christian Uphoff
Original assignee: Umwelttechnik Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Current assignee: Umwelttechnik Georg Fritzmeier GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-05-27

Abstract

Es wird ein Reinigungsmittel beschrieben, das eine mit Säure behandelte mikrobiotische Mischkultur, ein basisches Trägermaterial und Wasser enthält. Dieses Reinigungsmittel ist chlorfrei und lässt sich hervorragend zur Reinigung von Oberflächen unter Entfernung selbst hartnäckigster Beläge einsetzen. Es wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung dieses Reinigungsmittels beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungsmittel, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine vielseitige Verwendung.
Reinigungsmittel werden für die Reinigung sowohl von Gegenständen aus Gewebe- und Fasermaterial als auch von harten Oberflächen in Haushalt, Industrie und Gewerbe eingesetzt. Das Ziel ist, den gereinigten Gegenstand oder die gereinigte Oberfläche frei von Schmutz und Bakterien zu machen. In erster Linie unterscheidet man alkalische, saure oder neutrale Lösungsmittel. Der Hauptbestandteil der Reinigungsmittel sind die Tenside, die für die Reinigungswirkung verantwortlich sind.
Viele Reinigungsmittel enthalten desinfizierende und schadstoff- sowie fettabbauende Mittel. Ein sehr häufig eingesetztes Desinfektionsmittel sind Chlorverbindungen und auch das Chlor selbst, meistens in Form des Hypochlorits als desinfizierender Bestandteil.
Hypochlorite sind die Salze der hypochlorigen Säure und sie zersetzen sich in Abhängigkeit von ihrem Wassergehalt bei Temperaturen über 80°C unter Abspaltung von Sauerstoff.
Chlorverbindungen sind nicht immer unbedenklich für die Umwelt und die Personen, die mit chlorhaltigen Produkten in Kontakt kommen. So ist das Hypochlorit außerdem ein starkes Oxidationsmittel, das für die Atemwege und für die Haut gefährlich sein kann.
Aus dieser Situation heraus stellt sich die Aufgabe, ein Reinigungsmittel zur Verfügung zu stellen, das gänzlich ohne Chlor auskommt und absolut unbedenklich für die Umwelt und die damit in Kontakt geratenen Personen ist. Des weiteren sollte ein solches Mittel wie die chlorhaltigen Reinigungsmittel in der Lage sein, selbst hartnäckigste Beläge auf Oberflächen jeder Art entfernen zu können und effektiv organische Substanzen und Fett in damit belasteten Gewässern abbauen und/oder neutralisieren zu können.
Diese Aufgabe ist mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel nach Patentanspruch 1 gelöst worden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reinigungsmittel, das folgende Bestandteile enthält:
eine mit Säure behandelte mikrobiotische Mischkultur und
ein basisches Trägermaterial.
Dieses Reinigungsmittel wird dann vor Anwendung mit Wasser vermischt, so dass sich ein vorbestimmter ph-Wert einstellt.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels in Patentanspruch 14 zur Verfügung.
Die Erfindung betrifft daher außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Reinigungsmittels, wobei eine mikrobiotische Mischkultur mit Säure behandelt wird; die vorbehandelte Mischkultur filtriert und gesammelt wird; die vorbehandelte Mischkultur mit einem basischen Trägermaterial gemischt wird und Wasser zur Einstellung des pH-Werts hinzugegeben wird.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels zur Entfernung von Belägen von Oberflächen jeder Art und zum Abbau von Fett und organischen Substanzen in damit belasteten Gewässern.
Die Unteransprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels.
Es ist überraschenderweise festgestellt worden, dass zuvor mit Säure behandelte Mikroorganismen in einem basischen Trägermaterial eingebettet werden können und dort gewissermaßen in einem passiven Zustand verbleiben. Bei der Zugabe von Wasser, und damit bei Änderung des pH-Werts gegen den neutralen Bereich, werden die Mikroorganismen aktiv und können in diesem Zustand hervorragend als Reinigungsmittel zur Reinigung verschiedenster Gegenstände und Oberflächen verwendet werden.
Ein ganz entscheidender Vorteil des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels liegt darin, dass es keine chlorhaltigen Verbindungen enthält. Damit ist das Reinigungsmittel unbedenklich für die Umwelt und den Mensch einsetzbar.
Die in dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel enthaltenden Mikroorganismen liegen als mikrobiotische Mischkultur vor. Diese Mischkultur enthält bevorzugterweise photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung.
Die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und die Leuchtbakterien sind als System zu betrachten. Das Wechselspiel zwischen den photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und den Leuchtbakterien führt dazu, dass die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen durch das von den Leuchtbakterien emittierte Licht zur Photosynthese angeregt werden. Die Mikroorganismen betreiben die Photosynthese mit Schwefelwasserstoff und Wasser und setzen Schwefel bzw. Sauerstoff frei. Ferner können sie Stickstoff sowie Phosphat binden und organische wie anorganische Materie abbauen.
Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen verwendet, die fakultativ phototroph sind. Fakultativ phototroph bedeutet, dass die Mikroorganismen sowohl unter anaeroben Bedingungen im Licht als auch unter aeroben Bedingungen im Dunklen wachsen können.
Zu den Photosynthesebakterien gehören grammnegative aerobe stabförmige und kreisförmige Bakterien sowie grampositive kreisförmige Bakterien. Diese können Endosporen aufweisen oder ohne Sporen vorhanden sein. Dazu zählen beispielsweise auch grampositive Aktinomyceten und verwandte Bakterien.
In diesem Zusammenhang können auch stickstoffbindende Organismen genannt werden. Dazu gehören beispielsweise Algen, wie Anabena Nostoc in Symbiose mit Azola. Des Weiteren können Aktinomyceten, z. B. Frankia in Symbiose mit Erlen und Bakterien, wie Rhizobium in Symbiose mit Leguminosen, erwähnt werden.
Außerdem können auch aerobe Algen, Azotobacter, methanoxidierende Bakterien und Schwefelbakterien verwendet werden. Dazu zählen auch grüne Schwefelbakterien und braungrüne Photosynthesebakterien. Hier können auch nicht violette Schwefelbakterien und violette Schwefelbakterien genannt werden.
Es ist bevorzugt, dass in der mikrobiologischen Mischung als fakultativ phototrophe Mikroorganismen, Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexus-ähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillus-ähnliche Formen enthalten sind. Die vorgenannten fakultativ phototrophen Mikroorganismen können auch als Mischungen aus zwei oder mehr davon vorliegen. In einer ganz besonderen Ausführungsform liegen alle sechs genannten Mikroorganismen als Mischung vor.
Das Licht, das die Photosynthese antreibt, stammt von den Leuchtbakterien, die als zweite essentielle Komponente in der mikrobiologischen Mischung enthalten sind. Diese Leuchtbakterien besitzen eine Leuchtkraft, d. h. sie sind in der Lage, Lichtquanten auszusenden. Es handelt sich hierbei um ein System, das enzymatisch abläuft. Als Beispiel kann hier das Luciferin-Luciferase-System genannt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der erfindungsgemäßen Mischung als Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea enthalten. Es ist auch möglich, eine Mischung aus mindestens zwei daraus zu wählen.
Zur Optimierung der mikrobiologischen Mischung können weitere Bestandteile darin enthalten sein. Vorzugsweise sind solche Nebenbestandteile Pflanzenextrakte, Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, andere Mikroorganismen wie oben. Die Nebenbestandteile können einzeln oder in Kombination in der mikrobiologischen Mischung vorliegen. Die Pflanzenextrakte können beispielsweise Spitzwegerich, Hopfen, etc., enthalten.
Als Nährlösung für die mikrobiologische Zusammensetzung wird im Allgemeinen eine Lösung verwendet, die dazu beiträgt, dass die darin enthaltenden Bestandteile, insbesondere die Mikroorganismen, ohne weiteres darin leben können. Dabei kommt es insbesondere darauf an, dass die Wechselwirkung der Photosynthesebakterien und der Leuchtbakterien vollständig zum Tragen kommt. Es hat sich erwiesen, dass eine biologische Nährlösung mit Melasse, insbesondere Rohzuckermelasse oder Zuckerrübenmelasse als Hauptbestandteil geeignet ist.
Die photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen und die Leuchtbakterien liegen in der mikrobiologischen Mischung normalerweise in einem Verhältnis von 1 : 10 bis 1 : 500 vor. Ein bevorzugtes Verhältnis ist 1 : 100.
Die vorbeschriebenen Komponenten werden homogenisiert, so dass als erstes Zwischenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens eine mikrobiotische Kultur vorliegt, deren Anteil ein Abhängigkeit vom zu behandelnden Wasser eingestellt werden. Gegebenenfalls wird die Mischkultur für einen späteren Gebrauch eingefroren oder im Vakuum lyophilisiert.
Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der mikrobiotischen Mischkultur wird auf die ältere Patentanmeldung DE 100 62 812 der Anmelderin verwiesen, deren Inhalt zur Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung zu zählen ist.
Zur weiteren Verbesserung der Reinigungskraft kann das erfindungsgemäße Reinigungsmittel oberflächenaktive Stoffe enthalten. Bevorzugt werden Tenside als oberflächenaktive Stoffe verwendet. Je nach Anwendung können kationische, anionische und nicht ionische Tenside zum Einsatz kommen. Hier können handelsübliche Tenside in den entsprechenden Mengen je nach Anwendungsgebiet beigemischt sein.
Die in dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel enthaltende mikrobiotische Mischkultur wird zuvor mit einer Säure behandelt. Es ist wesentlich, dass die mikrobiotische Mischkultur nach der Säurebehandlung einen pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 3 aufweist. Es kann jede geeignete Säure, sei es eine anorganische oder eine organische Säure, für die Beandlung der mikrobiotischen Mischkultur gewählt werden. Praktischerweise verwendet man Chlorwasserstoffsäure (HCl).
Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, bilden die Mikroorganismen der Mischkultur bei der Säurebehandlung, das heißt, im sehr niedrigen pH-Wert-Bereich, einen Biofilm, ähnlich einer inaktiven schleimartigen extrazellulären Substanz (EPS), die die Mirkoorangnismen oder diese tragende Agglomerate, beispielsweise Flocken einschliessen und somit vor einer Schädigung schützen. Es kann davon ausgegangen werden, dass dieser Zustand der Mischkultur für die Mikroorganismen einen geeigneten Schutz bietet.
Ein weiteres wesentliches Element in dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel ist das basische Trägermaterial. Die vorbehandelten Mikroorganismen inkorporieren sich in das basische Trägermaterial. Dort liegen sie quasi eingebettet vor und verbleiben im inaktiven Zustand. Die basische Lösung kann bevorzugt eine Natronlauge oder eine ammoniakalische Lösung sein. Voraussetzung ist allerdings, dass der pH-Wert der basischen Lösung in einem Bereich von 9 bis 14, insbesondere 11 bis 14, liegt.
Ein weiteres wesentliches Element bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittel ist das Wasser. Wenn die in dem basischen Trägermaterial eingelagerten Mikroorganismen mit Wasser in Berührung kommen, löst sich der vorbeschriebene Zustand der Mikroorganismen (eingebettet in Biofilm) auf und sie erhalten ihre ursprüngliche Aktivität und entfalten in effektiver Weise ihre volle Reinigungskraft.
Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel kann prinzipiell nach jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Ein bevorzugtes Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels besteht darin, zunächst eine mikrobiologische Mischkultur mit Säure zu behandeln, die Mischkultur mit der sich ausbildenden Schutzschicht (Biofilm, EPS) zu filtrieren und zu sammeln; die vorbehandelte Mischkultur mit einem basischen Trägermaterial zu mischen und schließlich Wasser bis zu einem pH-Wert von 8,5 bis 10/vorzugsweise 9,5 hinzuzugeben.
Nach der Säurebehandlung wird die Mischkultur über eine Trennvorrichtung filtriert. Bevorzugt wird hier eine geeignete Membran verwendet. Nach dem Sammeln der Mischkultur wird diese dann auf übliche Weise getrocknet.
Bevorzugt wird die Mischkultur nach der Filtration und der Antrocknung einer Gefriertrocknung unter Dehydratisierung unterworfen.
Eine Dehydratisierung ist ein weit verbreitetes Verfahren zur schonenden Trocknung und Konservierung empfindlicher Güter. Die Trocknungsparameter werden so eingestellt, dass keine Schädigung der in den Biofilm eingebetteten Mikroorganismen erfolgt. Bei Vorversuchen zeigte es sich, dass eine Abkühlungsrate mit mehr als 30°C pro Minute, vorzugsweise etwa 40°C pro Minute oder schneller optimal ist, um einer Schädigung der Mikroorganismen vorzubeugen.
Durch diesen Trocknungsschritt wird auch der Biofilm (EPS) dehydratisiert und eingedickt. Er bildet eine Schutzschicht, die während des Gefriervorgangs und danach die Mikroorganismen schützt.
Der pH-Wert des Reinigungsmittels kann durch die Zugabe des Wassers in geeigneter Weise eingestellt werden. Idealerweise liegt der pH-Wert des fertigen Reinigungsmittels in einem leicht alkalischen Bereich, das heißt, bei einem pH-Wert von 7,5 bis 10 vorzugsweise bei etwa 9,5.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden etwa 3 – 5 gr der vorbehandelten, mit Säure versetzten Mikroorganismen mit 50 %iger Kalilauge versetzt.
Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel eignet sich zur effektiven Reinigung von praktisch allen Gegenständen aus Gewebe- und Fasermaterial und auch von harten Oberflächen in Haushalt, Industrie und Gewerbe. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel jede Art von Belägen von Oberflächen entfernt werden. Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Reinigungsmittel hervorragend zum Abbau von Fett in fetthaltigen Wasser eingesetzt werden. Somit eignet es sich hervorragend als Allzweckreiniger, Teppichreiniger, Fußbodenpflegemittel, Sanitärreiniger, Geschirrspülmittel sowie Putz- und Scheuermittel. Ganz besonders eignet sich das erfindungsgemäße Reinigungsmittel zur Reinigung von Kraftfahrzeugen in Kraftfahrzeugwaschanlagen, wie beispielsweise Buswaschanlagen.
Die besonders gute Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels liegt möglicherweise daran, dass die Mikroorganismen beim Abbau organischer Inhaltsstoffe Singulett-Sauerstoff produzieren. Es handelt sich dabei um den niedrigsten elektronischen Anregungszustand des molekularen Sauerstoffs. Die geringe Anregungsenergie reicht als Aktivierungsenergie für verschiedene beispielsweise oxidative Prozesse aus, über die Zellen der organischen Verschmutzungen geschädigt und aufgebrochen somit die Reinigungswirkung verbessert werden kann.
So können auch belastende organische Substanzen in damit belasteten Gewässern in geeigneter Weise mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsmittel durch Abbau und/oder Neutralisation entfernt werden. Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel kann auch als Klärmittel für jedes andere belastete Wasser, wie Abwässer verwendet werden. Es ist im Haushalt in kleinen Mengen ohne weiteres einsetzbar wie auch in größeren Mengen in Industrie und im Gewerbe.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die mit Säure vorbehandelten und getrockneten Mikroorganismen in Silikate einzubetten, so dass das Reinigungsmittel ähnlich wie ein Waschpulver vorliegt. Die Anmelderin behält sich vor, auf diesen Aspekt eine eigene Anmeldung oder einen unabhängigen Patentanspruch zu richten.
Das erfindungsgemäße Reinigungsmittel kann effektiv praktisch jeden Gegenstand bzw. jede Oberfläche reinigen. Die Reinigungskraft des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels richtet sich besonders auf die Entfernung von hartnäckigen Belägen, die mit herkömmlichen Reinigungsmitteln bisher nicht entfernt werden konnten. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Reinigungsmittels besteht darin, dass es keine chlorhaltigen Verbindungen enthält und somit unbedenklich für die Umwelt und den Menschen ist.

Claims

Reinigungsmittel mit den Bestandteilen: – eine mit Säure behandelte mikrobiotische Mischkultur und – ein basisches Trägermaterial.
Reinigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkultur photosynthetisch arbeitende Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer biologischen Lösung enthält.
Reinigungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung als fakultativ phototrophe Mikroorganismen Prochlorophyten, Cyanobakterien, grüne Schwefelbakterien, Purpurbakterien, Chloroflexusähnliche Formen und Heliobakterium und Heliobacillusähnliche Formen sowie Mischungen aus zwei oder mehr daraus enthalten sind.
Reinigungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung als Leuchtbakterien Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Vibrio harveyi, Pseudomonas lucifera oder Beneckea oder Mischungen aus mindestens zwei daraus enthalten sind.
Reinigungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung als Nebenbestandteile Pflanzenextrakte, Enzyme, Spurenelemente, Polysaccharide, Alginderivate, andere Mikroorganismen, entweder einzeln oder in Kombination, enthält.
Reinigungsmittel, nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie oberflächenaktive Stoffe enthält.
Reinigungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenaktiven Stoffe Tenside sind.
Reinigungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrobiotische Mischkultur mit anorganischen oder organischen Säuren behandelt worden ist.
Reinigungsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Säure behandelte mikrobiotische Mischkultur einen pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 3 aufweist.
Reinigungsmittel nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Anteil von Wasser, über das der ph-Wert des Reinigungsmittels auf einen schwach basischen Bereich, vorzugsweise zwischen 8 und 10, besonders bevorzugt 9,5 eingestellt ist.
Reinigungsmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das basische Trägermaterial eine basische Lösung ist.
Reinigungsmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die basische Lösung eine Natronlauge, Kalilauge oder eine ammoniakalische Lösung ist.
Reinigungsmittel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der basischen Lösung in einem Bereich von 8 bis 14 liegt.
Verfahren zur Herstellung eines Reinigungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass eine mikrobiotische Mischkultur mit Säure behandelt wird; die vorberhandelte Mischkultur filtriert und gesammelt wird; die vorbehandelte Mischkultur mit einem basischen Trägermaterial gemischt wird, und Wasser hinzugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkultur nach der Säurebehandlung über eine Membran filtriert, gesammelt und dann getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkultur einer Gefriertrocknung unterworfen wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert auf etwa 9,5 eingestellt wird.
Verwendung eines Reinigungsmittels nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Entfernung von Belägen von Oberflächen und zum Abbau von Fett und organischen Substanzen in damit belasteten Gewässern.
Verwendung nach Anspruch 18 als Waschmittel für den industriellen wie häuslichen Gebrauch.
Verwendung nach Anspruch 19 als Geschirrspülmittel und Reinigungsmittel für Kraftfahrzeugwaschanlagen.
Verwendung nach Anspruch 19 als Klärmittel für Industrie-, Gewerbe- und Haushaltsabwässer.