Mit einer neuen Technik von Chemikern der University of California in Berkeley lassen sich mit einer Membran neben Salzen auch giftige Schwermetalle wie Bor und Quecksilber aus Meerwasser entfernen. Normalerweise muss Wasser nach dem Entsalzen in einem zweiten Schritt von toxischen Stoffen befreit werden. Das ist künftig nicht mehr nötig, mehr noch: Manche wertvolle Inhaltsstoffe des Meerwassers wie Gold lassen sich mit diesem Verfahren zurückgewinnen.
Nanoteilchen fangen Metalle ein
„Entsalzung von Wasser und die nachgeschaltete Wasseraufbereitung benötigen kostenintensive Vor- und Nachbehandlungssystemen, die das gesamte Wasser einzeln durchlaufen muss“, verdeutlicht Adam Uliana, Erstautor eines Papiers, das die Membran Technologie beschreibt. „Wir haben es geschafft, alles in einem einzigen Schritt zu erledigen.“
Das Verfahren basiert auf flexiblen Polymermembranen, wie sie bereits heute verwendet werden. Die Berkeley-Chemiker haben aber noch Nanopartikel eingefügt, die bestimmte Metallionen absorbieren – beispielsweise Gold, Uran, Quecksilber oder Bor.
Wenn bekannt ist, welche Inhaltsstoffe das zu behandelnde Wasser hat, lassen sich die dazu passenden Nanopartikel in die Membran integrieren.
Membran eignet sich auch zur Entfernung von anderen Giften
Die mit Nanopartikeln beschichtete Polymermembran ist in Wasser und bei höheren Temperaturen, wie sie auch bei anderen Anwendungen nötig sind, sehr stabil, was für viele andere Arten von Absorbern, einschließlich der meisten metallorganischen Gerüste, nicht gilt, die ähnliche Aufgaben erfüllen könnten.
Da in Rohwasser nicht nur Metallionen gelöst sind, die entfernt werden müssen, sondern auch nicht-metallische Giftstoffe wie Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, die jahrzehntelang in zahlreichen industriellen Prozessen und Verbraucherprodukten eingesetzt wurden und schwer abbaubar sind, suchen die Forscher jetzt nach Nanopartikeln, die speziell auch diese Schadstoffe an sich binden.
Die modifizierten Membranen können in existierenden Elektrodialyseanlagen eingesetzt werden. Dieses Verfahren zur Trinkwassergewinnung lässt sich auch zur Reinigung industrieller und kommunaler Abwässer nutzen. Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung und zunehmendem Mangel an Wasser, vor allem für die Bewässerung von landwirtschaftlichen Flächen, werden diese Quellen immer wichtiger, glauben die Berkeley-Chemiker.