Trinkwasser-Verschmutzung ade Hocheffizienter Schwermetall-Filter

ETH-Forscher entwickeln ein neuartiges Wasserfiltersystem, das bisherigen Systemen in vielerlei Hinsicht überlegen ist: Es entfernt aus dem Wasser effizient verschiedene giftige Schwermetall-Ionen und radioaktive Substanzen und lässt sich erst noch für die Wiedergewinnung von Gold nutzen.

Anbieter zum Thema

Nabtesco Precision Europe GmbH

Kubo Tech AG

TYP AG

Brasilien erlebte im November 2015 ein Umwelt-Desaster sondergleichen. Zwei Staudämme einer Eisenerzmine brachen, eine giftige, schwermetallhaltige Brühe ergoss sich in den Rio Doce und erreichte nach Tagen den Atlantik. Die Folgen für Natur und Mensch sind verheerend: Unzählige Fische, Vögel, Haustiere starben, eine Viertelmillion Menschen hat kein Trinkwasser mehr.

Der Fall zeigt auf: Wasserverschmutzung ist eines der grossen Probleme dieser Welt. Das Aufbereiten von mit Schwermetallen oder radioaktiven Substanzen verseuchtem Wasser konnte technisch nicht befriedigend gelöst werden. Bisherige Methoden, mit denen etwa Schwermetalle aus dem Wasser entfernt werden, haben mehrere Nachteile: Sie sind entweder zu spezifisch auf ein bestimmtes Element ausgerichtet oder die Filterkapazität ist zu klein. Zudem sind bisherige Lösungen oft auch zu teuer.

Schwermetalle effizient filtern

Abhilfe schaffen könnte nun eine neuartige Hybrid-Filtermembran, die im Labor von Raffaele Mezzenga, Professor für Lebensmittel und weiche Materialien der ETH Zürich, entwickelt wurde. Diese Technologie ist nicht nur denkbar einfach aufgebaut, sondern besteht darüber hinaus aus kostengünstigen Rohstoffen wie Molkeproteinfasern und Aktivkohle. Schwermetallionen lassen sich bereits mit nur einem Durchgang durch die Filtermembran fast vollständig aus dem Wasser entfernen.

«Dieses Projekt könnte etwas vom Wichtigsten sein, was ich bisher in meinem Leben gemacht habe», freut sich der ETH-Professor über die neue Entwicklung aus seinem Labor. Daran gearbeitet haben nur er und sein Mitarbeiter Sreenath Bolisetty. Ihre Publikation ist soeben in Nature Nanotechnology erschienen.

Molke und Aktivkohle benötigt

Kern des Filtersystems ist eine neuartige Hybridmembran aus Aktivkohle und steifen, zähen Fasern aus Molkeprotein. Die beiden Komponenten sind günstig erhältlich und ohne grossen Aufwand herzustellen.

Die Molkeproteine werden zuerst denaturiert. Dadurch strecken sie sich; mehrere von ihnen lagern sich in Form von sogenannten Amyloid-Fibrillen zusammen. Sie werden zusammen mit Aktivkohle (wie sich auch in medizinischen Kohletabletten enthalten ist) auf ein geeignetes Trägermaterial, beispielsweise auf ein Zellstoff-Filterpapier, aufgetragen. Dabei beträgt der Kohleanteil 98 Prozent, nur gerade zwei Prozent entfallen auf das Protein.

Gold-Rückgewinnung dank Filtermembran

Diese Hybridmembran nimmt verschiedene Schwermetalle auf, und zwar unspezifisch. Dazu zählen industriell relevante Elemente wie Blei, Quecksilber, Gold oder Palladium. Sie absorbiert aber auch radioaktive Substanzen wie Uran oder Phosphor-32, die bei radioaktivem Abfall oder für bestimmte Krebstherapien relevant sind.

Überdies eliminiert die Membran hochgiftige Metall-Cyanide aus dem Wasser. Zu dieser Stoffklasse zählt Gold-Cyanid, das die Elektronikindustrie häufig für die Herstellung von Leiterbahnen auf Platinen braucht. Das Edelmetall lässt sich dank dieser Membran herausfiltern und auf einfache Weise zurückgewinnen. Damit könnte das Filtersystem dereinst auch einen wichtigen Beitrag zum Gold-Recycling leisten. «Der Gewinn, der mit dem zurückgewonnenen Gold erzielt wird, überwiegt die Kosten für die Hybridmembran um das 200-fache», betont Mezzenga.

(ID:43839263)