Doppeldecker-Filter säubert Wasser ohne Chemikalien

Lexington (USA) - Mithilfe von Zucker, Enzymen und Eisen lässt sich Grundwasser effektiv von Pestiziden und giftigen Lösungsmitteln befreien. Dieser neue Ansatz zur Wasserreinigung könnte die bisher üblichen Umwelt belastenden Chemikalien überflüssig machen, berichten US-amerikanische Forscher. Sie packten die hilfreichen Substanzen geschickt zwischen zwei Aktiv-Membranen. Damit erreichten sie in Testläufen eine effiziente Entgiftung des Wassers. Auch während der Reaktion entstehen keine belastenden Nebenprodukte, schreiben die Wissenschaftler in der Online-Ausgabe der "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS, doi: 10.1073/pnas.1101144108). Der Einsatz der kostengünstigen Filter ist nicht nur für Entwicklungsländer interessant, auch in Industrieländern wie den USA ist Grundwasser unter Müllhalden mit organischen Schadstoffen belastet. Obendrein könnte die neue Filtertechnik auch genutzt werden, um Bakterien oder Viren im Wasser zu vernichten.

"Zugang zu sicherem Trinkwasser zu schaffen gilt als eine - und möglicherweise wichtigste - Herausforderung für Forscher im 21. Jahrhundert", schreibt das Team um Scott R. Lewis und Dibakar Bhattacharyya von der University of Kentucky. Viele derzeitige Methoden, um belastete Wasserquellen wieder zu nutzen, seien Chemikalien-intensiv, Energie-intensiv und erfordern eine Nachbehandlung, weil unerwünschte Nebenprodukte entstünden. Das Team aus Chemikern, Biochemikern und Materialforschern hingegen suchte die einfache Lösung, die umweltverträglich und auch ohne hohen Druck sauber filterte.

Zwtl: Enzyme und Nanostrukturen.

Bei den Versuchen erkannten die Forscher, dass ihr Filtersystem aus zwei sogenannten reaktiven Membranen mit speziell bestückten Nanoporen das belastete Wasser effizient entgiften kann. An der oberen Membran erzeugen Enzyme aus Glukose unter anderem Wasserstoffperoxid, das dann als chemischer Reaktionspartner für die organischen Schadstoffe bereitsteht. Die untere, eisenhaltige Membran hilft dann, die chemischen Oxidationsreaktionen zu vollenden, indem sie das Peroxid zu effektiven freien Radikalen wandelt, Enzyme immobilisiert und Eisen-Nanopartikel synthetisiert. Am Ende sind die schädlichen Substanzen im Wasser durch einfaches Durchlaufen des Filters schnell und effizient in unschädliche Bestandteile zerlegt.

Im Testlauf mischte das Team das häufig in belastetem Grundwasser vorkommende und als krebserregend geltende Trichlorphenol ins Wasser: Nach dem Filtern war seine Menge deutlich reduziert, berichten die Forscher. Sie zeigten auch die Wirksamkeit ihrer Filtersubstanzen gegen das potenziell krebserregende Trichloräthylen (TCE), das aus Giftmülldeponien austreten kann. Nach dem Erfolg gegen organische Schadstoffe halten Lewis und Bhattacharyya jetzt auch den Einsatz ihrer nanostrukturierten Doppelmembranen für andere Reinigungszwecke für möglich: Passende Substanzen im Filter könnten vermutlich auch Bakterien im Wasser abtöten und Viren unschädlich machen.