Schneller zu sauberem Trinkwasser dank Nanofilter

Dr. Ali Zavabeti erklärt, dass die Verunreinigung von Trinkwasser eine globale Herausforderung ist. Eine von neun Person hat zuhause oder der Umgebung keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. „Verunreinigung mit Schwermetallen führt zu schweren Gesundheitsproblemen, wobei Kinder am stärksten gefährdet sind“, sagt Zavabeti, Forscher an der RMIT University. „Unser Nanofilter ist nachhaltig, umweltfreundlich, in der Grösse anpassbar und kostengünstig.“

Die Technologie der RMIT University und der University of New South Wales (UNSW) nutzt natürlich existierende Nanostrukturen, die an Flüssigmetallen wachsen. Der Projektleiter, Prof. Kourosh Kalantar-Zadeh, erklärt, dass die Chemie des Flüssigmetalls es erlaubt, verschiedene Nanostrukturen wachsen zu lassen. So entstehen entweder automatisch sehr dünne Schichten, die im Nanofilter verwendet werden, oder fibröse Strukturen. „Diese Materialien auf herkömmlichem Weg herzustellen ist sehr energieintensiv, braucht hohe Temperaturen und giftige Metalle und dauert sehr lange. Die Flüssigmetall-Chemie bietet eine verlockende Alternative, weil sie all diese Punkte umgeht.“ Das Forschungsteam hat eine Legierung aus Aluminium und auf Gallium basierenden Flüssigmetallen entwickelt, auf deren Oberfläche bei Kontakt mit Wasser nanometer-dünne Aluminium-Oxid-Schichten wachsen. Diese atomar dünnen Schichten ordnen sich faltenartig an, was sie wiederum hoch-porös macht. Wegen der nanoskaligen Porosität kann Wasser schnell passieren, die Schadstoffe werden hingegen durch die Aluminium-Oxid-Verbindung absorbiert.

Den Autoren zufolge wird der Flüssigmetall-Prozess, der auch im Nanofilter verwendet wird, bereits viele mögliche Anwendungen in diversen Bereichen wie Elektronik, Membranen, Optik und in der Katalyse. „Diese Technik hat ein grosses industrielles Potenzial, weil sie einfach in grossen Mengen produziert, das flüssige Metall wiederverwendet werden kann und der Herstellungsprozess nur kurz dauert und tiefe Temperaturen ausreichen“, sagt Zavabeti.

In Experimenten wurde der Nanofilter mit seinen geschichteten, gefalteten Atom-Schichten getestet. Er reinigte mit hoher Effizienz bleihaltiges Wasser und war gleichermassen effektiv in der Trennung von Öl aus Wasser. Dabei wurde kein Abfall produziert. Der Prozess braucht nur Aluminium und Wasser und das Flüssigmetall kann für jede neue Produktion von Nanostrukturen wiederverwendet werden. Die Resultate wurden im Journal Advanced Functional Materials veröffentlicht.

„Wir konnten demonstrieren, dass der Filter Blei und Öl aus dem Wasser entfernt, aber wir wissen auch, dass er auch für andere Schadstoffe wirkt. Vorangegangene Studien haben die Wirksamkeit des absorbierenden Materials, das wir verwendet haben, für Stoffe wie Quecksilber, Sulfate und Phosphate gezeigt. Durch weitere Entwicklung und finanzielle Unterstützung könnte dieser Nanofilter eine günstige, besonders schnelle Lösung für das Problem des verschmutzen Wassers sein.“

Quelle: https://nano-magazine.com/news/2018/9/25/nanofilter-promises-rapid-access-to-clean-water/

Originalartikel (EN): https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201804057

Bildquelle: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201804057