Wissenschaftler erreichen einen Wirkungsgrad von mehr als 98 % bei der Entfernung von Nanoplastik aus Wasser
Die flüssige Lösung verwendet ein Lösungsmittel, um die Kunststoffpartikel einzufangen, und hinterlässt sauberes Wasser.
Wissenschaftler der University of Missouri kämpfen gegen einen neuen Feind der menschlichen Gesundheit: Nanokunststoffe. Nanokunststoffe sind viel kleiner als der Durchmesser eines durchschnittlichen menschlichen Haares und für das bloße Auge unsichtbar.
Nanokunststoffe werden mit Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht und sammeln sich weiterhin weitgehend unbemerkt in den Gewässern der Welt an. Die Herausforderung besteht darin, eine kosteneffiziente Lösung zu entwickeln, um Nanoplastik loszuwerden und gleichzeitig sauberes Wasser zu hinterlassen.
Hier kommt Mizzou ins Spiel. Kürzlich haben Forscher der Universität eine neue Lösung auf Flüssigkeitsbasis entwickelt, die mehr als 98 % dieser mikroskopisch kleinen Plastikpartikel aus dem Wasser entfernt.
"Nanoplastik kann aquatische Ökosysteme stören und in die Nahrungskette gelangen, was sowohl für die Tierwelt als auch für den Menschen ein Risiko darstellt", sagt Piyuni Ishtaweera, eine ehemalige Studentin, die die Studie leitete, während sie ihren Doktor in Nano- und Materialchemie an der Mizzou-Universität machte. "Vereinfacht ausgedrückt, entwickeln wir bessere Methoden, um Verunreinigungen wie Nanoplastik aus dem Wasser zu entfernen.
Die innovative Methode - mit wasserabweisenden Lösungsmitteln aus natürlichen Inhaltsstoffen - bietet nicht nur eine praktische Lösung für das drängende Problem der Verschmutzung durch Nanokunststoffe, sondern ebnet auch den Weg für weitere Forschung und Entwicklung im Bereich fortschrittlicher Wasserreinigungstechnologien.
"Unsere Strategie verwendet eine kleine Menge eines Designer-Lösungsmittels, um Plastikpartikel aus einem großen Wasservolumen zu absorbieren", sagte Gary Baker, außerordentlicher Professor am Fachbereich Chemie von Mizzou und Autor der Studie. "Derzeit ist die Kapazität dieser Lösungsmittel noch nicht gut bekannt. In zukünftigen Arbeiten wollen wir die maximale Kapazität des Lösungsmittels bestimmen. Außerdem werden wir Methoden zum Recycling der Lösungsmittel erforschen, um sie bei Bedarf mehrfach verwenden zu können.
Zunächst setzt sich das Lösungsmittel auf der Wasseroberfläche ab, so wie Öl auf dem Wasser schwimmt. Sobald es mit Wasser vermischt ist und sich wieder absetzen kann, schwimmt das Lösungsmittel zurück an die Oberfläche und trägt die Nanokunststoffe in seiner Molekularstruktur mit sich.
Im Labor verwenden die Forscher einfach eine Pipette, um das mit Nanokunststoffen beladene Lösungsmittel zu entfernen und sauberes, plastikfreies Wasser zurückzulassen. Baker sagte, dass künftige Studien daran arbeiten werden, den gesamten Prozess zu vergrößern, so dass er auf größere Gewässer wie Seen und schließlich auch auf Ozeane angewendet werden kann.
Ishtaweera, der jetzt bei der U.S. Food and Drug Administration in St. Louis arbeitet, merkte an, dass die neue Methode sowohl in Süß- als auch in Salzwasser wirksam ist.
"Diese Lösungsmittel werden aus sicheren, ungiftigen Komponenten hergestellt, und ihre Fähigkeit, Wasser abzustoßen, verhindert eine zusätzliche Verunreinigung von Wasserquellen, was sie zu einer äußerst nachhaltigen Lösung macht", sagte sie. "Aus wissenschaftlicher Sicht fördert die Entwicklung effektiver Entfernungsmethoden die Innovation von Filtertechnologien, liefert Erkenntnisse über das Verhalten von Nanomaterialien und unterstützt die Entwicklung einer fundierten Umweltpolitik."
Das Mizzou-Team testete fünf verschiedene Größen von Nanokunststoffen auf Polystyrolbasis, einer gängigen Kunststoffart, die bei der Herstellung von Styroporbechern verwendet wird. Ihre Ergebnisse übertrafen frühere Studien, die sich größtenteils auf nur eine einzige Größe von Kunststoffpartikeln konzentrierten.
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Originalveröffentlichung
“Nanoplastics extraction from water by hydrophobic deep eutectic solvents”: ACS Applied Engineering Materials.
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