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An aerial view of the mouth of Rio Doce (Doce River), which was flooded with mud after a dam owned by Vale SA and BHP Billiton Ltd burst, at an area where the river joins the sea on the coast of Espirito Santo in Regencia Village, Brazil, November 23, 2015. REUTERS/Ricardo Moraes

Umwelt-Desaster in Brasilien: Giftiger Schlamm ergiesst sich aus dem Rio Doce ins Meer. Die Aufgabe, Schwermetalle aus dem Wasser zu filtern, war bisher technisch nicht befriedigend gelöst. 
Bild: RICARDO MORAES/REUTERS

Schwermetall herausfiltern: ETH-Forscher entwickeln hocheffizienten Wasserfilter – sogar Gold könnte zurückgewonnen werden



ETH-Forscher stellen eine neuartige Filtermembran vor, die Wasser von giftigen Schwermetallen und radioaktiven Stoffen befreien kann. Sogar Gold liesse sich damit aus Abwassern der Elektronikindustrie zurückgewinnen.

Bereits mit einem einzigen Durchgang durch den neuen Filter liessen sich Schwermetallionen fast vollständig entfernen, schrieb die ETH Zürich in einer Mitteilung. Auch Blei, Quecksilber, Gold und Palladium, aber auch radioaktive Stoffe wie Uran und Phosphor-32 halte die Membran effizient zurück.

Sie besteht zu zwei Prozent aus Molkeproteinfasern und 98 Prozent Aktivkohle. Die zahlreichen Bindungsstellen der Proteinfasern halten eine Vielzahl giftiger Substanzen wie Metallionen zurück. Auch die Aktivkohle bindet an ihrer Oberfläche grosse Mengen an Giftstoffen. 

Vielversprechende Testläufe

«Dieses Projekt könnte etwas vom Wichtigsten sein, was ich bisher in meinem Leben gemacht habe», sagte Raffaele Mezzenga laut der Mitteilung. Der ETH-Professor für Lebensmittel und weiche Materialien entwickelte den Filter gemeinsam mit seinem Mitarbeiter Sreenath Bolisetty. Sie stellen die Membran im Fachjournal Nature Nanotechnology vor.

Raffaele Mezzenga (r.) und Sreenath Bolisetty begutachten im Labor eine Probe ihrer neuartigen Filtermembran.

Raffaele Mezzenga (r.) und Sreenath Bolisetty begutachten im Labor eine Probe ihrer neuartigen Filtermembran. 
Bild: ETH Zürich / Laboratory for Soft Materials

Quecksilberchlorid, Blei-Salze und Gold-Cyanid-Verbindungen lassen sich zu nahezu 100 Prozent entfernen, wie Tests der Filtermembran zeigten. Gold-Cyanid fällt beispielsweise bei der Herstellung von Leiterbahnen auf Platinen an.

Mit der neuen Membran liesse sich auch das Gold aus Abwässern der Elektronikindustrie herausfiltern und zurückgewinnen. Da die Proteinfaser der Membran mechanische Stabilität verleihe, lassen sich die gefangenen Metallionen bei hohen Temperaturen in metallische Nanopartikel umwandeln, schreibt die ETH. 

Effizienz lässt sich noch weiter steigern

Auch über mehrere Durchläufe blieb die Filterkapazität in den Tests relativ hoch. Ihre Effizient liesse sich aber beliebig steigern, indem man den Anteil der Proteinfaser an der Membran erhöhe, erklärte Mezzenga.

Für die Filtration muss man Wasser mittels eines Vakuums durch die Membran saugen. Aber auch eine Handpumpe erzeuge ein ausreichendes Vakuum. «Dadurch kann das Filtersystem auch ohne Strom betrieben werden», so der Forscher. Es könnte also auch in entlegenen Gegenden zur Trinkwasserreinigung eingesetzt werden. 

Wasserreinigung im grossen Stil

Beispiele wie das Bergwerksunglück in Brasilien im vergangenen November zeigen auf, wie wichtig effiziente Filtermethoden für die Wasserreinigung sind. Der giftige Schlamm einer Eisenerzmine ergoss sich nach zwei Dammbrüchen in den Rio Doce und verseuchte ihn auf rund 800 Kilometern. Ein Desaster für die Trinkwasserversorgung der lokalen Bevölkerung und die Tierwelt.

Brasiliens Fukushima: 62 Millionen Kubikmeter giftiger Schlamm kriecht in die Flüsse

In solchen Fällen stossen bisherige Filtermethoden an ihre Grenzen. Sie seien entweder zu spezifisch auf bestimmte Stoffe zugeschnitten oder ihre Filterkapazität sei zu klein, schreibt die ETH weiter. Die neue Filtermembran schaffe hierbei Abhilfe. Zudem sei sie einfach und kostengünstig herzustellen und beliebig skalierbar. Die Forscher sind guter Hoffnung, dass das System bald den Weg auf den Markt finden wird. (sda)

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