Filter für Glyphosat: Metallorganische Gerüstverbindung kann umstrittenes Herbizid aus Wasser entfernen

Kein Herbizid wird auf der Welt mehr eingesetzt als Glyphosat. Dieses ist deshalb auch längst in Gewässern, Böden und der Nahrungskette präsent. Der Einsatz von Glyphosat ist deshalb auch hoch umstritten. Denn in der Vergangenheit mehrten sich die Hinweise darauf, dass das Organophosphat zu Fehlbildungen und Nervenschäden in verschiedenen Organismen führen kann. Glyphosat steht außerdem im Verdacht, krebserregend zu sein. Wenigstens bei der Trinkwassergewinnung sollte das Herbizid deshalb aus dem Wasser entfernt werden. Ein neuartiger Filter könnte dies ermöglichen. Er basiert auf einer metallorganischen Gerüstverbindung (MOF), die das Glyphosat selektiv bindet.

Metallorganische Gerüststruktur als Grundlage

Entwickelt wurde der Glyphosat-Filter von einem Team rund um Shaghayegh Naghdi von der Technischen Universität Wien. Als Basis entschied das Team sich für eine metallorganische Gerüstverbindung (MOF). Bei diesen Materialien handelt es sich um organische Kohlenwasserstoff-Gerüste, in die über Komplexbindungen Metallionen „eingebaut“ sind. MOFs haben eine schwammartige Struktur und besitzen deshalb eine besonders große Oberfläche – bis zu 7000 Quadratmeter pro Gramm.

„Das bedeutet, dass in einem Gramm MOF ein ganzes Fußballfeld Platz findet. „Folglich können in den Poren viele Moleküle adsorbiert werden, was MOFs zu idealen Materialien macht, um Moleküle wie CO2, anorganische Salze und organische Schadstoffe direkt aus der Luft oder Wasser zu binden„, erklärt Seniorautor Dominik Eder von der TU Wien.

Als Basis für den Glyphosat-Filter verwendeten die Forscher:innen die Verbindung MIL-125-Ti, deren Kohlenstoff-Gerüst Titan-Ionen enthält. Allerdings sind die Poren dieses MOF im Normalfall zu eng, sodass das Glyphosat nur schwierig bis zu den Stellen vordringen kann, an denen aktive Adsorptionsprozesse stattfinden.

Aber die Chemiker:innen fanden eine Lösung für dieses Problem. Sie entwickelten eine Methode, mit der zusätzliche Poren mit einem Durchmesser von bis zu zehn Nanometern in das MOF eingebaut werden können. Um dies zu erreichen, verringerten sie selektiv die Zahl der organischen Verbindungsstreben im Gerüstaufbau, was nicht nur mehr Platz für das Glyphosat schafft, sondern auch die Bildung zusätzlicher aktiver Bindungsstellen für das Herbizid. Die entstehenden Bindungen sind stark genug, um Glyphosat und ähnliche Verbindungen schnell und effizient zu adsorbieren.

Neuartiges MOF filtert Glyphosat

Das Ergebnis der Arbeit der Forscher:innen ist eine metallorganische Gerüstverbindung, mit deren Hilfe Glyphosat schnell, selektiv und mit hoher Effizienz aus Wasser entfernt werden kann. In ersten Tests nahm das MOF in nur 20 Prozent der Zeit dreimal so viel Glyphosat auf wie das derzeit beste bekannte Adsorptionsmittel.

„Gleichzeitig sind die Bindungen schwach genug, um Glyphosat mit einer einfachen Natriumchlorid-Salzlösung wieder zu entfernen, so dass diese MOFs mehrfach verwendet werden können„, so Eder weiter. Die Forscher:innen wollen weitere MOFs entwickeln, mit denen auch andere Schadstoffe adsorbiert werden können.

via TU Wien