Neue Technologie auf Holzbasis entfernt 80% der Farbstoffschadstoffe im Abwasser
Methode kann auch gegen andere Arten von Schadstoffen eingesetzt werden
Forscher der Chalmers University of Technology, Schweden, haben eine neue Methode entwickelt, mit der verunreinigtes Wasser mit Hilfe eines Materials auf Zellulosebasis leicht gereinigt werden kann. Diese Entdeckung könnte sich auf Länder mit unzureichenden Wasseraufbereitungstechnologien auswirken und das weit verbreitete Problem der Einleitung giftiger Farbstoffe durch die Textilindustrie bekämpfen.
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Sauberes Wasser ist eine Voraussetzung für unsere Gesundheit und unser Lebensumfeld, aber bei weitem nicht für jeden selbstverständlich. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation WHO leben derzeit mehr als zwei Milliarden Menschen mit begrenztem oder gar keinem Zugang zu sauberem Wasser.
Diese globale Herausforderung steht im Mittelpunkt einer Forschungsgruppe an der Chalmers University of Technology, die eine Methode zur einfachen Entfernung von Schadstoffen aus dem Wasser entwickelt hat. Die Gruppe unter der Leitung von Gunnar Westman, außerordentlicher Professor für organische Chemie, konzentriert sich auf neue Verwendungsmöglichkeiten für Zellulose und holzbasierte Produkte und ist Teil des Wallenberg Wood Science Center.
Die Forscher haben ein solides Wissen über Cellulose-Nanokristalle aufgebaut - und genau hier liegt der Schlüssel zur Wasseraufbereitung. Diese winzigen Nanopartikel verfügen über ein hervorragendes Adsorptionsvermögen, das sich die Forscher nun zunutze machen wollen.
"Wir haben diese Cellulose-Nanokristalle auf einzigartige Weise ganzheitlich betrachtet und ihre Eigenschaften und möglichen Anwendungen untersucht. Wir haben nun ein biobasiertes Material geschaffen, eine Form von Zellulosepulver mit hervorragenden Reinigungseigenschaften, die wir je nach Art der zu entfernenden Schadstoffe anpassen und verändern können", sagt Gunnar Westman.
Absorbiert und baut Giftstoffe ab
In einer Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift Industrial & Engineering Chemistry Research veröffentlicht wurde, zeigen die Forscher, wie giftige Farbstoffe mit dem von der Gruppe entwickelten Verfahren und Material aus dem Abwasser gefiltert werden können. Die Forschungsarbeiten wurden in Zusammenarbeit mit dem Malaviya National Institute of Technology Jaipur in Indien durchgeführt, wo Farbstoffverunreinigungen in Abwässern der Textilindustrie ein weit verbreitetes Problem darstellen.
Die Behandlung erfordert weder Druck noch Hitze und nutzt Sonnenlicht zur Katalyse des Prozesses. Gunnar Westman vergleicht die Methode mit dem Gießen von Himbeersaft in ein Glas mit Reiskörnern, die den Saft aufsaugen und das Wasser wieder transparent machen.
"Stellen Sie sich ein einfaches Klärsystem vor, wie eine tragbare Box, die an die Abwasserleitung angeschlossen ist. Während das verunreinigte Wasser den Zellulosepulverfilter passiert, werden die Schadstoffe absorbiert, und das in das Klärsystem eindringende Sonnenlicht bewirkt, dass sie schnell und effizient abgebaut werden. Es handelt sich um ein kostengünstiges und einfach einzurichtendes System, und wir sehen, dass es in Ländern, in denen es derzeit keine oder nur eine unzureichende Wasseraufbereitung gibt, von großem Nutzen sein könnte", sagt er.
Die Methode wird in Indien getestet
Indien ist eines der asiatischen Entwicklungsländer mit einer umfangreichen Textilproduktion, in dem jedes Jahr große Mengen an Farbstoffen in Seen, Flüsse und Bäche gelangen. Die Folgen für Mensch und Umwelt sind gravierend. Wasserverunreinigungen enthalten Farbstoffe und Schwermetalle und können bei direktem Kontakt Hautschäden verursachen und das Risiko von Krebs und Organschäden erhöhen, wenn sie in die Nahrungskette gelangen. Darüber hinaus wird die Natur in mehrfacher Hinsicht beeinträchtigt, unter anderem durch die Beeinträchtigung der Photosynthese und des Pflanzenwachstums.
Die Durchführung von Feldstudien in Indien ist ein wichtiger nächster Schritt, und die Chalmers-Forscher unterstützen nun ihre indischen Kollegen bei ihren Bemühungen, einige der Kleinindustrien des Landes dazu zu bringen, die Methode in der Praxis zu testen. Bisher haben Labortests mit Industriewasser gezeigt, dass mit der neuen Methode mehr als 80 Prozent der Farbstoffschadstoffe entfernt werden, und Gunnar Westman sieht gute Möglichkeiten, den Reinigungsgrad weiter zu erhöhen.
"Von der Einleitung von völlig unbehandeltem Wasser zur Entfernung von 80 Prozent der Schadstoffe ist eine enorme Verbesserung und bedeutet deutlich weniger Zerstörung der Natur und Schädigung des Menschen. Darüber hinaus sehen wir durch die Optimierung des pH-Werts und der Behandlungszeit die Möglichkeit, den Prozess weiter zu verbessern, so dass wir sowohl Bewässerungs- als auch Trinkwasser produzieren können. Es wäre fantastisch, wenn wir diesen Industrien helfen könnten, ein funktionierendes Wasseraufbereitungssystem zu bekommen, so dass die Menschen in der Umgebung das Wasser nutzen können, ohne ihre Gesundheit zu gefährden", sagt er.
Kann gegen andere Arten von Schadstoffen eingesetzt werden
Gunnar Westman sieht auch große Möglichkeiten für den Einsatz von Cellulose-Nanokristallen zur Behandlung anderer Wasserschadstoffe als Farbstoffe. In einer früheren Studie hat die Forschungsgruppe gezeigt, dass Verunreinigungen durch giftiges sechswertiges Chrom, das häufig in Abwässern aus dem Bergbau, der Leder- und Metallindustrie vorkommt, mit einer ähnlichen Art von Material auf Zellulosebasis erfolgreich entfernt werden können. Die Gruppe untersucht auch, wie der Forschungsbereich zur Reinigung von Antibiotikarückständen beitragen kann.
"Es besteht ein großes Potenzial, mit diesem Material gute Möglichkeiten zur Wasserreinigung zu finden, und neben dem Grundlagenwissen, das wir bei Chalmers aufgebaut haben, ist das im Wallenberg Wood Science Center vorhandene kollektive Fachwissen ein wichtiger Schlüssel zum Erfolg", sagt er.
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