Mit neuer Lösung 98% Abscheidung erreicht
Wissenschaftler der University of Missouri („Mizzou“) kämpfen gegen eine neue Gesundheitsbelastung: Nanokunststoffe. Sie sind viel kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares und für das bloße Auge unsichtbar. Nanokunststoffe werden mit Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht und sammeln sich weitgehend unbemerkt in den Gewässern der Welt an. Die Herausforderung besteht darin, eine kosteneffiziente Lösung zu entwickeln, um Nanoplastik abzuscheiden und gleichzeitig sauberes Wasser zu hinterlassen. Hier kommt Mizzou ins Spiel. Kürzlich haben Forscher der Universität eine neue Lösung auf Flüssigkeitsbasis entwickelt, die mehr als 98 % dieser mikroskopisch kleinen Plastikpartikel aus dem Wasser entfernt.
Langer See in Berlin – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify
„Nanoplastik kann aquatische Ökosysteme stören und in die Nahrungskette gelangen, was sowohl für die Tierwelt als auch für den Menschen ein Risiko darstellt“, sagt Piyuni Ishtaweera, eine ehemalige Studentin, welche die Untersuchung leitete, während sie in Nano- und Materialchemie an der Mizzou-Universität promovierte: „Vereinfacht ausgedrückt, entwickeln wir bessere Methoden, um Verunreinigungen wie Nanoplastik aus dem Wasser zu entfernen.“
Die innovative Methode – mit wasserabweisenden Lösungsmitteln aus natürlichen Inhaltsstoffen – bietet nicht nur eine praktische Lösung für das drängende Problem der Verschmutzung durch Nanokunststoffe, sondern ebnet auch den Weg für weitere Forschung und Entwicklung im Bereich fortschrittlicher Wasserreinigungstechnologien.
„Unsere Strategie verwendet eine kleine Menge eines Designer-Lösungsmittels, um Plastikpartikel aus einem großen Wasservolumen zu absorbieren“, sagte Gary Baker, außerordentlicher Professor am Fachbereich Chemie von Mizzou und Autor der Untersuchung. „Derzeit ist die Kapazität dieser Lösungsmittel noch nicht gut bekannt. In zukünftigen Arbeiten wollen wir die maximale Kapazität des Lösungsmittels bestimmen. Außerdem werden wir Methoden zum Recycling der Lösungsmittel erforschen, so dass sie bei Bedarf mehrfach wiederverwendet werden können.
Zunächst setzt sich das Lösungsmittel auf der Wasseroberfläche ab, so wie Öl auf dem Wasser schwimmt. Sobald es mit Wasser vermischt ist und sich wieder trennt, schwimmt das Lösungsmittel zurück an die Oberfläche und trägt die Nanokunststoffe in seiner Molekularstruktur.
Im Labor verwenden die Forscher einfach eine Pipette, um das mit Nanokunststoffen beladene Lösungsmittel zu entfernen und sauberes, plastikfreies Wasser zurückzulassen. Baker sagte, dass künftige Untersuchungen daran arbeiten werden, den gesamten Prozess zu vergrößern, so dass er auf größere Gewässer wie Seen und schließlich auf Ozeane angewendet werden kann.
Ishtaweera, die jetzt bei der U.S. Food and Drug Administration in St. Louis arbeitet, merkte an, dass die neue Methode sowohl in Süß- als auch in Salzwasser wirksam ist. „Diese Lösungsmittel werden aus sicheren, ungiftigen Komponenten hergestellt, und ihre Fähigkeit, Wasser abzustoßen, verhindert eine zusätzliche Verunreinigung von Wasserquellen, was sie zu einer äußerst nachhaltigen Lösung macht“, sagte sie. „Aus wissenschaftlicher Sicht fördert die Entwicklung effektiver Entfernungsmethoden die Innovation von Filtertechnologien, liefert Erkenntnisse über das Verhalten von Nanomaterialien und unterstützt die Entwicklung einer fundierten Umweltpolitik.“
Das Mizzou-Team testete fünf verschiedene Größen von Nanokunststoffen auf Polystyrolbasis, einer gängigen Kunststoffart, die bei der Herstellung von Styroporbechern verwendet wird. Ihre Ergebnisse übertrafen frühere Untersuchungn, die sich größtenteils auf nur eine einzige Größe von Kunststoffpartikeln konzentrierten.
Die Untersuchung „Extraktion von Nanokunststoffen aus Wasser mit hydrophoben, tief eutektischen Lösungsmitteln“ wurde in ACS Applied Engineering Materials veröffentlicht. Weitere Co-Autoren sind Collen Ray, Wyland Filley und Garrett Cobb von Mizzou.