Zu 99% sauber 21.08.2017, 13:00 Uhr

So befreit Quarzwolle Wasser von Schwermetallen

Ein Teenager aus Houston im US-Bundesstaat Texas hat einen Filterschwamm entwickelt, der 99% aller Schwermetalle aus verschmutztem Wasser entfernt. Fünf Liter Wasser haben die Forscher um Perry Alagappan in weniger als einer Minute von den giftigen Substanzen befreit. Gereinigt wird der Superfilter mit einfachem Essig.

Effektiver Waaserfilter: Die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen überzogene Quarzwolle befreit Wasser zu 99% von Schwermetallen.

Effektiver Waaserfilter: Die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen überzogene Quarzwolle befreit Wasser zu 99% von Schwermetallen.

Foto: Barron Research Group/ Rice University

Perry Alagappan aus Houston in Texas war noch Gymnasiast, als er mit 18 Jahren die Idee hatte, mit giftigen Schwermetallen verschmutztes Wasser auf einfache Weise zu reinigen. Eine Reise durch Indien zu seinen Großeltern brachte ihn auf die Idee. Denn dort lassen sich die Probleme der Trinkwasserverseuchung durch Schwermetalle besonders eindringlich studieren.

Filterschwamm nimmt es mit allen Schwermetallen auf

Nach seinem erkenntnisreichen Indien-Trip begann Alagappan an der Rice University in Houston mit der Zustimmung der dort arbeitenden Wissenschaftler in deren Laboren Wasserfilter zu testen. Das Wohlwollen der Rice-Forscher hat sich ausgezahlt. Nun ist der wohl effektivste Schwermetall-Wasserfilter gefunden und öffentlich präsentiert.

Der von Alagappan entwickelte Filterschwamm aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Quarzfasern bindet in absolut kurzer Zeit 99% aller Metalle. Ganz egal, ob die Kontamination des Wassers aus Kadmium, Kobalt, Blei, Quecksilber, Kupfer oder Nickel besteht – der Filterschwamm nimmt es mit all diesen Giften auf.

Quarzwolle als Grundlage

Es ist eine simple Quarzwolle, ein watteartiges Gewirr aus zwölf Mikrometer dünnen Siliziumdioxid-Fasern, die das Grundgerüst des Filterschwamms bildet. Um dieses lassen die Forscher winzige Kohlenstoff-Nanoröhrchen wachsen.

Die Nahaufnahme zeigt Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die auf Quarzfasern wachsen. 

Die Nahaufnahme zeigt Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die auf Quarzfasern wachsen.

Quelle: Barron Research Group/Rice University

Die kleinen Nanoröhrchen werden dann mit einer oxidierenden Säure behandelt und einige Kohlenstoffatome werden durch Sauerstoff ersetzt. Dieser Trick verleiht den Nanoröhrchen viele hochreaktive potenzielle Ansatzstellen für Metallionen von Kadmium, Quecksilber und Co.

Sauberes Wasser für 11.000 Menschen

Die Experimente von Perry Alagappan und dem Team der Rice University sind sehr vielversprechend. Fünf Liter Wasser wurden in weniger als einer Minute gereinigt. „Ein Gramm dieses Schwammkuchens kann 581 Milligramm Schwermetall aufnehmen“, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift Science Report und machen folgende Rechnung auf: „Bei einer Kontamination mit 0,01 Milligramm Metall pro Liter könnte man damit 83.000 Liter Wasser trinkbar machen.“ Anders gerechnet: Ein Gramm Filterschwamm-Material würde ausreichen, um 11.000 Menschen mit sauberem Wasser zu versorgen.

Einfach in Essig spülen

Der Filterschwamm ist ganz einfach zu reinigen und dann wieder wie neu. Eine simple Spülung mit Essig reicht. Der leicht saure Essig spült die gefangenen Metalle aus dem Filterschwamm heraus. „Jede Kultur auf diesem Planeten weiß, wie man Essig herstellt“, betont Andrew Barron, Co-Autor der jetzt präsentierten Arbeit. Deshalb lässt sich nach Meinung der Forscher der Filterschwamm auch problemlos in Entwicklungsländern einsetzen. Dort ist der Zugang zu sauberem Wasser immer noch ein existenzielles Problem.

Auch für Bergwerksabwässer geeignet

Den Filterschwamm wird man sich leisten können: „Eine vorläufige Kostenanalyse zeigt, dass der Filter weniger als einen Vierteldollar pro Gramm kostet – Material und Herstellungskosten inklusive“, schreiben die Forscher. Besonders clever: Die mit dem Schwamm aus dem Wasser gezogenen Schwermetalle können auf dem Weltmarkt verkauft werden, weil sie wertvolle Rohstoffe sind. „Diese Filter könnte man problemlos in Dörfern entlegener Gebiete installieren und so große Wirkung erzielen“, sagt Barron. „Sie wären aber auch geeignet, um Metalle beispielsweise aus Bergwerksabwässern zu extrahieren.“

Durch keramische Rohre wird das Wasser mit Überdruck gepumpt, die unerwünschten Bestandteile treten dann durch die winzigen Poren an der Außenseite des Rohres aus.

Durch keramische Rohre wird das Wasser mit Überdruck gepumpt, die unerwünschten Bestandteile treten dann durch die winzigen Poren an der Außenseite des Rohres aus.

Quelle: Fraunhofer IKTS

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Hermsdorf haben eine Keramik-Membran entwickelt, die ohne chemische Zusätze selbst Industrieabwässer reinigt. Mehr dazu lesen Sie hier.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

J. König GmbH & Co.-Firmenlogo
J. König GmbH & Co. Entwicklungsingenieur / Konstrukteur (m/w/d) Karlsruhe
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)-Firmenlogo
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Akademische Mitarbeiterin / Akademischer Mitarbeiter als Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Karlsruhe
Infineon Technologies AG-Firmenlogo
Infineon Technologies AG Prozessingenieur Aufbau- und Verbindungstechnologie (w/m/div) Warstein
DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.-Firmenlogo
DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Ingenieur/in Maschinenbau, Verfahrenstechnik, UMweltschutztechnik o. ä. (w/m/d) Stuttgart
WOLFFKRAN GmbH-Firmenlogo
WOLFFKRAN GmbH Entwicklungsingenieur Elektrotechnik / Elektronik (m/w/d) Ilsfeld bei Heilbronn
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen Development Engineer Mechatronic Design E-Motor (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen-Firmenlogo
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Schwieberdingen System Engineer Bremssysteme (m/w/d) Schwieberdingen bei Stuttgart
Jungheinrich Norderstedt AG & Co KG-Firmenlogo
Jungheinrich Norderstedt AG & Co KG Ingenieur (m/w/d) Entwicklungsplanung und -steuerung Norderstedt, Moosburg
Muegge GmbH-Firmenlogo
Muegge GmbH Entwicklungsingenieur (m/w/d) für Mikrowellenplasmen Reichelsheim (Odenwald) bei Darmstadt
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics R&D Test Engineer (m/f) Innsbruck (Österreich)

Alle Forschung & Entwicklung Jobs

Top 5 Nanotechno…

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.