Reinigungs-Partikel: Neu entdeckte Teilchen binden Kunststoffe und Gifte

Reinigungs-Partikel: Neu entdeckte Teilchen binden Kunststoffe und Gifte

von Wolfgang Kempkens

Ein zufällig entdecktes Teilchen kann Schadstoffe aus dem Wasser filtern.

Ziel verfehlt: Der Regensburger Professor Ferdinand Brandl und sein Kollege Nicolas Bertrand vom renommierten Massachusetts Institute of Technology in Cambridge wollten biologisch abbaubare Nanopartikel entwickeln. Diese hätten Medikamente zielgenau in Krebszellen transportieren können, ohne selbst dort zu bleiben.

Hat nicht geklappt, aber die Forscher müssen sich nicht grämen: Sie fanden stattdessen Partikel, die bislang kaum zu beseitigende Verschmutzungen im Wasser an sich binden. Danach lassen sie sich – mit dem Schmutz – vernichten.

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Ob Pestizide, Arzneimittelrückstände, Bisphenol A - ein Vorprodukt für die Herstellung von Kunststoff - oder andere Problemschadstoffe, die Partikel binden so einiges. Die beiden gelernten Pharmazeutiker beschreiben ihre Entdeckung deshalb als „glückliches Ereignis“.

Ausgangsmaterialien sind Polyethylenglykol - ein Material, das auch als Nahrungsmittelzusatz zugelassen ist - und der biologisch abbaubare Kunststoff Polymilchsäure. Die Nanopartikel, die die beiden Professoren daraus herstellen konnten, haben einen Kern, der Wasser abstößt, und eine Hülle, die Wasser liebt.

In einer verunreinigten Lösung binden diese Nanopartikel Schadstoffe an sich und halten diese fest. Die Forscher vergleichen das mit der Verfärbung eines Kunststoffbehälters durch Spaghettisauce. Die Moleküle des Behälters halten die Farbpartikel fest, weil sowohl Kunststoff als auch Sauce auf Öl basieren, also Wasser abstoßen. „Sie wirken aufeinander ein“, sagt Bertrand.

Bestrahlung löst SchadstoffeNun ist noch nichts gewonnen, wenn Schadstoffe an den Nanoteilchen kleben. Sie müssen aus dem Wasser herausgefischt werden. Dazu haben sich die Forscher einen raffinierten Trick ausgedacht. Sie bestrahlen das Wasser, in dem die schadstoffbeladenen Teilchen schwimmen, mit ultraviolettem Licht. Das wird in vielen Kläranlagen ohnehin gemacht, um Keime abzutöten.

Auf die Nanopartikel hat Licht dieser Frequenz eine ganz spezielle Wirkung. Die Wasser abweisende Hülle wird einschließlich der Schadstoffe abgeschält. Diese Fraktion bildet Klumpen, die sich abtrennen und etwa durch Hochtemperaturverbrennung vernichten lassen.

Das Abtrennen ist mit Filtern möglich, oder auch in Zentrifugen. Die im Wasser verbleibenden Kerne sind nicht gesundheitsgefährdend. Außerdem werden sie mit der Zeit durch natürlich vorkommende Mikroorganismen zersetzt. Die Wassergüte testeten die Forscher nach der Behandlung, indem sie darin kleine Zebrafische schwimmen ließen. Die besonders empfindlichen Tiere fühlten sich pudelwohl.

Die Wissenschaftler haben ihr Verfahren unter anderem zur probeweisen Entfernung von Phthalaten eingesetzt. Das sind Weichmacher, die in Kunststoffen eingesetzt werden. Ihnen wird eine hormonzerstörende Wirkung nachgesagt. „Wir können viele Schadstoffarten in einem einzigen Behandlungsschritt erfassen“, sagt Brandl. Mit der gleichen Technik lässt sich auch kontaminiertes Erdreich entgiften. Es muss allerdings in Wasser aufgelöst werden.

Die Forscher sind sicher, dass ihr Verfahren - wenn es in einigen Jahren die technische Reife erreicht - billiger als bisherige Techniken zur Entfernung von Problemstoffen aus Wasser sein wird.

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