Eine neue Forschungsinitiative an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) zeigt vielversprechende Ansätze zur effizienten Entfernung von sogenannten Ewigkeitschemikalien, insbesondere PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen), aus Wasser. Diese chemischen Verbindungen sind in zahlreichen Alltagsprodukten wie Reinigungsmitteln, Outdoor-Bekleidung und Kosmetika enthalten. Sie sind äußerst persistent, sammeln sich in der Umwelt und im menschlichen Körper an und stellen daher ein ernsthaftes gesundheitliches Risiko dar. Die Herausforderung, PFAS aus Wasser zu entfernen, ist eine der großen umwelttechnologischen Aufgaben unserer Zeit.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Dr. Marcus Halik, einem Experten für Polymerwerkstoffe, hat ein innovatives Verfahren entwickelt, das auf funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln basiert. Diese speziellen Eisenoxid-Nanopartikel wurden so gestaltet, dass sie in der Lage sind, verschiedene PFAS-Verbindungen zu binden. Die Wissenschaftler Johannes Voß und Linda Rockmann haben durch gezielte Anpassungen der Oberflächenchemie dieser Nanopartikel eine Lösung gefunden, die es ermöglicht, PFAS effektiv aus belastetem Wasser zu entfernen.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie ist die Möglichkeit, die Nanopartikel mittels Magneten aus dem Wasser zu extrahieren. Dies bietet eine praktische und effiziente Methode, um die chemischen Verbindungen zu isolieren und abzutransportieren. Das Team verfolgt einen umfassenden Ansatz, der nicht nur auf spezifische PFAS abzielt, sondern eine breite Palette dieser Verbindungen berücksichtigt. Damit wird eine flexible Lösung für die Herausforderungen in der Wasseraufbereitung geschaffen, die sich an unterschiedliche Anforderungen anpassen lässt.
Darüber hinaus hat die Studie des Forschungsteams eine neue Dimension in der Schadstoffbekämpfung eröffnet, indem sie zeigt, dass die verwendeten Nanopartikel auch fluorhaltiges Mikroplastik, das beispielsweise beim Waschen von Funktionskleidung entsteht, aus Wasser filtern können. Diese Erkenntnis ist besonders relevant, da mikroplastische Partikel zunehmend in unsere Wasserressourcen gelangen und dort ebenfalls schädliche Auswirkungen haben können.
Die maßgeschneiderte Oberflächenchemie der Eisenoxid-Nanopartikel ist entscheidend für die Effektivität der Technologie. Diese Partikel können je nach Art der Funktionalisierung unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wodurch sie in der Lage sind, ein breites Spektrum an PFAS zu entfernen. In Tests in der Praxis hat das Team erfolgreich gezeigt, dass die Partikel auch aus stark kontaminiertem Wasser, wie zum Beispiel Waschwässern aus der Bodensanierung oder Flusswasser, hohe PFAS-Konzentrationen um bis zu 87 Prozent reduzieren konnten. Zudem wurde der neue in Deutschland geltende Grenzwert von 100 Nanogramm pro Liter deutlich unterschritten.
Ein weiterer bedeutender Aspekt ist die Wiederverwendbarkeit der Eisenoxid-Nanopartikel. Nach der magnetischen Trennung können sie regeneriert und mehrfach eingesetzt werden, was die Nachhaltigkeit des Verfahrens erhöht. Zudem sind diese Partikel nicht toxisch und können technologisch skaliert werden, was ihre Anwendung in großem Maßstab ermöglicht.
Professor Halik betont, dass die Technologie das Potenzial hat, nicht nur molekulare Schadstoffe zu beseitigen, sondern auch mikroskopische Partikel zu filtern, was sie zu einer vielseitigen Lösung für die Wasseraufbereitung macht. Die Ergebnisse dieser Forschung könnten wegweisend für zukünftige Entwicklungen in der Wasserreinigungstechnologie sein und dazu beitragen, die Umweltbelastung durch gefährliche Chemikalien zu verringern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Forschungen an der FAU innovative Ansätze zur Bekämpfung von Ewigkeitschemikalien und Mikroplastik in Wasserressourcen bieten. Die Kombination aus funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln und einem breiten Ansatz zur Schadstoffbekämpfung eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung effektiver Wasseraufbereitungssysteme. Diese Fortschritte sind nicht nur für die Wissenschaft von Bedeutung, sondern auch für die Gesellschaft, da sie zu einer sauberen und sicheren Wasserzukunft beitragen können.
