Eine vielseitige Möglichkeit zur Wasseraufbereitung zeichnet sich ab: Deutsche Forscher haben raffiniert beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel entwickelt, die neben Rohöl, Glyphosat und Mikroplastik nun auch Östrogenhormone binden können. Samt seinem Fang lässt sich der „Smart-Rost“ anschließend durch Magnetkraft aus dem Wasser entfernen, berichten die Wissenschaftler.
Der Mensch bedroht die Wasserqualität und damit die aquatischen Lebewesen bekanntlich auf vielfältige Weise: Verschiedene Schadstoffe gelangen über kommunale Abwässer und die Landwirtschaft fortwährend in die Gewässer oder sie können durch Unglücke massenweise freigesetzt werden. Um Wasser von den Belastungen wieder befreien zu können, arbeitet ein Forscherteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) bereits seit einiger Zeit an der Entwicklung einer raffinierten Technologie.
Als Grundmaterial dient den Wissenschaftlern eine Substanz, die bei Metallgegenständen eher unbeliebt ist: Eisenoxid – auch bekannt als Rost. Sie nutzen dieses Material allerdings in einer speziellen Form. Es handelt sich um Nanopartikel mit supermagnetischen Merkmalen. Das bedeutet, die winzigen Kügelchen werden von Magneten angezogen, nicht aber voneinander, sodass sie nicht untereinander verklumpen. Um sie in Reinigungseinheiten zu verwandeln, haben die Forscher ein Verfahren entwickelt, um die Eisenoxid-Nanopartikel mit bestimmten Molekülen an der Oberfläche auszurüsten, die als Fangarme fungieren können.
Zweimal Anziehungskraft genutzt
„Nachdem wir eine Schicht der Moleküle auf die Eisenoxidkerne aufgetragen haben, sehen sie aus wie Haare, die aus der Oberfläche dieser Partikel herausragen“, sagt Teamleiter Marcus Halik von der FAU. An diese Gebilde lassen sich dann wiederum verschiedene Verbindungen andocken, die eine Anziehungskraft für bestimmte Substanzen besitzen können, erklären die Wissenschaftler. Auch ein zweites Mal spielt dann Anziehungskraft bei dem Konzept eine entscheidende Rolle: Da die Nanopartikel magnetisch sind, können sie durch Magnete zusammen mit den aufgesammelten Schadstoffen aus dem Wasser entfernt und anschließend aufgereinigt werden.
Bisher hat das Team bereits Versionen des smarten Rosts entwickelt, die Rohöl und das Pflanzenschutzmittel Glyphosat aus Wasser entfernen können. Durch spezielle Anpassungen des Systems gelang es zudem, Nano- und Mikroplastik durch die Kraft der Eisen-Nanopartikel aus Wasser zu entfernen. Mit ihrer neuesten Entwicklung verdeutlichen die Forscher nun das Allround-Potenzial ihres Konzepts: Auch problematische Spurenverunreinigungen lassen sich aus Wasser entfernen, berichteten sie auf der Herbsttagung 2023 der American Chemical Society in San Francisco. Konkret zeigten sie dieses Potenzial im Fall von Östrogenhormonen auf. In natürlicher oder synthetischer Form gelangen diese Substanzen über Abwasser in Gewässer und lassen sich bisher nur schwer entfernen. Auch in sehr geringen Konzentrationen können diese Hormonsubstanzen problematische Wirkungen bei vielen Organismen entfalten, geht aus Studien hervor.
