Schwamm befreit Wasser von giftigen Metallen: Ein natürliches Mineral wirkt Wunder

Aus mikroporösen Schwämmen mit feinsten Poren lassen sich hochwirksame Geräte zur Entgiftung von Trinkwasser herstellen, das mit Schwer- und Halbmetallen wie Blei und Arsen verseucht ist. Das gelang einem Team um Vinayak Dravid, Professor für Materialwissenschaften an der Northwestern University in Evanston im US-Bundesstaat Illinois. Die Forscher überziehen den Schwamm mit Nanopartikeln aus Goethit, einem häufig vorkommenden natürlichen Mineral, das zu den Eisenhydroxiden zählt, sich also aus Eisen-, Sauerstoff- und Wasserstoffatomen zusammensetzt. Die chemische Formel lautet α-Fe³⁺O(OH).

Das Team stellte eine Suspension aus Mangan-dotierten Goethit-Nanopartikeln her, in die sie kommerziell erhältliche Zelluloseschwämme tauchten. Die meisten Teilchen hafteten fest an der Zellulose, den Rest spülten sie mit Wasser ab. Die Beschichtungen sind nur zehn Nanometer dick.

Reichlich Platz für giftige Ionen

Die Nanopartikel sind kostengünstig herzustellen, leicht verfügbar und für den Menschen ungiftig. Sie haben die Eigenschaft, metallische und halbmetallische Schadstoffe, die Menschen gefährden können, an sich zu binden. „Diese Nanopartikel haben große innere Oberflächen und somit reichlich Platz für die Adsorption von Metallionen“, sagt Benjamin Shindel, Doktorand in Dravids Labor. „Außerdem sind sie stabil, so dass sie viele Male wiederverwendet werden können.“

Schwamm leistet mehr als er muss

Dravid und Shindel testeten die Schwämme zunächst in Wasser, das mit giftigen Blei-Ionen verseucht war. Nach der Behandlung blieben zwei ppb (Parts per Billion – Teilchen pro Milliarde) Blei zurück. Die US-Genehmigungsbehörde Food and Drug Administration (FDA) in Silver Spring im US-Bundesstaat Maryland lässt für Trinkwasser fünf ppb zu – der Schwamm sorgt also für superreines Wasser. Um ihn wiederverwenden zu können spülen die Forscher den Schwamm in leicht saurem Wasser aus. Das Blei kann dann wiederverwertet werden, etwa fü den Bau von Starterbatterien für Autos. Auch nach mehreren Zyklen lag die Effektivität des Schwamms noch bei 90 Prozent.

Beitrag zur Energiewende

Dravid glaubt, dass sein Schwamm auch einen Beitrag zur Energiewende leisten kann, indem er Wertstoffe wie das seltene Kobalt aus Industrie- und Bergbauabwässern entfernt. Lithium-Ionen-Batterien lassen sich ohne dieses Element nicht herstellen.

via Northwestern University