Ein wissenschaftlicher Durchbruch könnte die Lösung für eines der drängendsten Umweltprobleme unserer Zeit bieten: die Verschmutzung der Gewässer mit Mikroplastik.
Chinesische Forscher haben einen neuartigen Biomasse-Schaum entwickelt, der Kunststoffpartikel mit einer Erfolgsquote von nahezu 100 Prozent aus dem Wasser filtern kann.
Links die Biomasse (der „Schaum“), die Mikro-Plastikpartikel (rechts) aufgrund der porösen Struktur und elektrischen Ladung binden kann. Quelle: Wu et. al (2024) . in: Science Advances, 10, S. 12 Fig. 1
Neu entwickelter Biomasse-Schaum kann Mikroplastik aus Wasser filtern
Ein internationales Forscherteam der Universitäten Wuhan und Huazhong hat eine vielversprechende Methode entwickelt, um Mikroplastik aus verschiedenen Gewässern zu entfernen. Nach Angaben der Wissenschaftler erreicht ihr neu entwickelter Biokunststoff-Schaum Reinigungsraten von bis zu 99,9 Prozent. Fast vollständig kann der Schaum gängige Kunststofftypen wie PET, Polystyrol, Polypropylen und PMMA absorbieren.
Der Durchbruch basiert auf einem speziellen Biomasse-Verbund aus Baumwollzellulose und Chitin von Tintenfischknochen: Die stark poröse und dennoch miteinander verbundene, positiv geladene Struktur zieht die Kunststoffpartikel effektiv aus dem Wasser, wie das Forscherteam den Mechanismus in der Fachzeitschrift Science Advances beschreibt.
Das als Ct-Cel bezeichnete Material wurde in verschiedenen Gewässertypen getestet – von Agrarwasser über See- und Küstenwasser bis hin zu stehenden Gewässern. Die Absorptionsleistung blieb auch nach mehreren Reinigungszyklen konstant hoch, was die Entwicklung praxistauglicher und nachhaltig nutzbarer Filter ermöglichen könnte.
Vielseitige Filter für den Kampf gegen Verschmutzung
Besonders bemerkenswert sei die Vielseitigkeit des neu entwickelten Materials. „Unsere Konstruktionsprinzipien würden die künftige Entwicklung praktischer und nachhaltiger Strategien auf der Grundlage von Biomasseschäumen zur Bekämpfung der Mikroplastikverschmutzung erleichtern“, schreiben die Wissenschaftler in ihrer Studie. Die positive Ladung des Materials ermöglicht zudem die Aufnahme auch anderer unerwünschter Partikel.
Die Forscher betonen, dass noch Entwicklungsbedarf besteht. So müsse geklärt werden, was mit dem Schaum nach der Aufnahme des Kunststoffs geschieht. „Ein Recyclingverfahren könnte verhindern, dass Mikroplastik während des natürlichen Abbaus des Biomasseschaums erneut in die Umwelt gelangt“, heißt es in der Studie. Vielversprechend sei auch die relativ einfache Reinigung, die eine Wiederverwendung des aufgenommenen Mikroplastiks ermöglicht.
Nachhaltige Herstellungsmöglichkeit stimmt optimistisch:
Die regenerativen Grundzutaten: Baumwolle und chitinhaltige Knochen. Quelle: Wu et. al (2024). in: Science Advances, 10, S. 12 Fig. 1
Vielversprechend bewerten Forscher die einfache und kostengünstige Herstellung des Materials. Die verwendeten Rohstoffe – Baumwolle und Tintenfischknochen – seien weltweit und nachhaltig verfügbar. Zudem funktioniert der Schaum ohne chemische Zusätze allein durch natürliche stattfindende Bindungsprozesse zwischen den Biomolekülen.
Die Methode könnte auch für industrielle Anwendungen interessant sein. „Die relativ simple Reinigung in einem Lösungssystem erhöht die Möglichkeit der Wiederverwendung des Mikroplastiks“, betonen die Wissenschaftler. Nach ihren Angaben ließe sich der mit dem Schaum absorbierte Kunststoff theoretisch sogar wiederverwerten.
Dennoch bleiben Fragen offen: Ob sich der Biomasse-Schaum in größerem Maßstab produzieren lässt. Und ob er auch unter realen Bedingungen so effektiv funktioniert wie im Labor, muss noch erforscht werden. Die Wissenschaftler sind aber optimistisch, dass ihre Entwicklung einen praktischen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann. „Wir sehen großes Potenzial für den praktischen Einsatz“, so das Fazit der Studie.
Die Methode gibt Anlass zur Hoffnung im Kampf gegen die zunehmende Verschmutzung der Gewässer durch Mikroplastik. Wissenschaftlichen Schätzungen zufolge befinden sich derzeit etwa 4,6 Milliarden Tonnen Plastikmüll in der Umwelt. Dieser wird sich kaum zersetzen, sondern sich nur verkleinern und in Form von Mikro- oder Nanoplastik zunehmend von Menschen, Tieren und Pflanzen aufgenommen.
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