Hocheffiziente Anlage zur Wasserreinigung (Foto: Melanie Gonick, web.mit.edu)

Cambridge (pte022/11.05.2017/11:30) –

Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) http://web.mit.edu haben ein Verfahren entwickelt, das selbst winzige Spuren von
Schadstoffen aus Wasser entfernt. Das bezieht sich etwa auf
Arzneimittelrückstände, die, im menschlichen Körper angereichert, zu
Erkrankungen führen können.

Faradaic-Materialbeschichtung

Forschungsleiter Ralph Landau und sein Team lassen das
zu klärende Wasser zwischen zwei Flächenelektroden hindurchfließen. Eine
ist positiv, die andere negativ geladen. Die Elektroden sind mit
sogenannten Faradaic-Materialien beschichtet, beispielsweise mit
Kohlenstoff-Nanopartikeln, die mit Fremdatomen versetzt sind. Diese
Fremdatome können spezielle Schadstoffmoleküle an sich zu binden.

Die Wissenschaftler haben ihr neues Verfahren unter
anderem bereits am Schmerzmittel Ibuprofen und verschiedenen Pestiziden
nachgewiesen. Dabei stellte es sich heraus, dass selbst ein einziges
Schadstoffmolekül in einer Mio. anderer Teilchen der Anziehungskraft der
Fremdatome nicht entgeht. Die Anordnung stellt sicher, dass
Schadstoff-Ionen eliminiert werden – ganz gleich, ob sie positiv oder
negativ geladen sind.

Bisher wurde ein ähnliches Verfahren mit unbehandelten
Elektroden versucht. Zwischen ihnen musste eine hohe elektrische
Spannung aufgebaut werden. Dadurch wurden nicht nur Schadstoffe
ausgefiltert. Das hohe elektrische Feld löste Reaktionen von
Inhaltsstoffen des Wassers aus, die wiederum die Gesundheit
beeinträchtigten.

Für Sanierung und Dritte Welt

Das ist beim Landau-Verfahren ausgeschlossen.
Unbefriedigend ist auch die Wirkung von feinporigen Membranen, durch die
das Wasser mit hohem Druck gepresst wird. Der Energieaufwand für die
Pumpen, die den Druck aufbauen, ist sehr hoch. Die neue Technik lässt
sich nicht nur zur Reinigung von Wasser nutzen. "Sie lässt sich auch zur
Umweltsanierung einsetzen", sagt der zum Forscherteam gehörende Xiao
Su.

Sie wirke auch auf giftiges organisches Material. In
Chemiefabriken könnte sie verwendet werden, um gezielt Wertstoffe – etwa
aus Abwässern – herauszuangeln. "Es funktioniert immer dann, wenn es
darum geht, einzelne Ionen aus einem Ionen-Mix zu entfernen", ergänzt
Xiao Su. Die wichtigste Anwendung werde jedoch die
Trinkwasseraufbereitung sein.

Wegen des niedrigen Energieverbrauchs und des einfachen
Aufbaus der Anlage ist sie nicht zuletzt für Länder der Dritten Welt
geeignet. Dort ist die Verschmutzung des Wassers mit Pestiziden und
Farbstoffen oft ein entscheidendes Hindernis für die Versorgung der
Menschen mit Trinkwasser. Nach einer bestimmten Zeit müssen die
Elektroden gereinigt werden, weil sie mit Schadstoffen angereichert
sind. Der Prototyp hat 500 Reinigungszyklen überstanden.