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Bionik Bionische Textilie entfernt Öl aus Gewässern

Redakteur: Lilli Bähr

Forscher haben eine neue Methode entwickelt, mit der Öl passiv aus Wasser geschöpft und wieder verwendet werden kann. Dazu haben sie adsorbierende Textilien nach dem Vorbild der Natur konstruiert.

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Ein Rohöltropfen auf einer Wasseroberfläche wird sekundenschnell von einem Blatt des Schwimmfarnes Salvinia adsorbiert und aus dem Wasser gezogen.
Ein Rohöltropfen auf einer Wasseroberfläche wird sekundenschnell von einem Blatt des Schwimmfarnes Salvinia adsorbiert und aus dem Wasser gezogen.
(Bild: W. Barthlott, M. Mail/Uni Bonn)

Forscher der Universitäten Bonn und Aachen sowie der Heimbach-GmbH haben eine neue Methode entwickelt, Öl-Verunreinigungen im Wasser zu beseitigen: Textilien mit speziellen Oberflächeneigenschaften schöpfen das Öl dabei passiv ab und transportieren es in einen schwimmenden Behälter. Als Vorbild dienten den Wissenschaftlern dabei Oberflächen aus dem Pflanzenreich. Die Studie ist nun in der Zeitschrift „Philosophical Transactions A“ erschienen.

Superhydrophobie auf Textilien übertragen

Der Schwimmfarn Salvinia ist für Wissenschaftler aufgrund der besonderen Fähigkeiten seiner Blätter hochinteressant. Denn die sind extrem wasserscheu: Untergetaucht hüllen sie sich in einen Luftmantel und bleiben so vollkommen trocken. Forscher nennen dieses Verhalten „superhydrophob“, was sich mit „äußerst wasserabweisend“ übersetzen lässt.

Die Salvinia-Oberfläche liebt aber Öl – das ist gewissermaßen eine Kehrseite der Superhydrophobie. „Die Blättchen können daher auf ihrer Oberfläche einen Ölfilm transportieren“, erklärt Prof. Wilhelm Barthlott, Emeritus der Universität Bonn. „Und diese Eigenschaft konnten wir auch auf technisch herstellbare Oberflächen übertragen, etwa auf Textilien.“

Folgendes Video zeigt, wie ein Salvinia-Blatt Öl von der Wasseroberfläche saugt:

Funktionstextilien als „Fettlöffel“

Derartige superhydrophobe Stoffe lassen sich dann beispielsweise einsetzen, um Ölfilme effizient und ohne Einsatz von Chemie von Wasseroberflächen zu entfernen. Anders als andere Materialien, die zu diesem Zweck bislang genutzt werden, nehmen sie das Öl aber nicht in sich auf. „Stattdessen wandert es, einzig und allein getrieben von seinen Adhäsionskräften, auf der Oberfläche des Textils entlang“, erklärt Barthlott.

Lautlos und effizient entfernt der bionische Ölsammler die Kontaminationen von einer Wasseroberfläche. Die adsorbierenden Funktionstextilien wurden nach Vorbild der Natur entwickelt.
Lautlos und effizient entfernt der bionische Ölsammler die Kontaminationen von einer Wasseroberfläche. Die adsorbierenden Funktionstextilien wurden nach Vorbild der Natur entwickelt.
(Bild: W. Barthlott, M. Mail/Uni Bonn)

„Im Labor haben wir derartige Stoff-Bänder beispielsweise über den Rand eines auf dem Wasser treibenden Behälters gehängt. In kurzer Zeit hatten sie das Öl nahezu komplett von der Wasseroberfläche entfernt und in den Behälter transportiert.“ Den Antrieb liefert dabei die Schwerkraft; der Boden des Behälters muss deshalb unterhalb der Wasseroberfläche mit dem Ölfilm liegen. „Das Öl wird dann vollständig abgeschöpft – wie mit einem automatischen Fettlöffel für die Fleischbrühe.“

Damit werden superhydrophobe Textilien auch für die Umwelttechnik interessant. Versprechen sie doch einen neuen Lösungsansatz für das drängende Umwelt-Problem zunehmender Ölverschmutzungen auf Gewässern.

Wiederverwendbares Öl

Das neue Verfahren kommt ohne den Einsatz von Chemikalien aus. Von herkömmlichen Bindemitteln wird das Öl zudem einfach aufgesaugt und kann dann später meist nur noch verbrannt werden. Anders bei der Superhydrophobie-Methode: „Das in den schwimmenden Behälter abgeschöpfte Öl ist so sauber, dass es sich wiederverwenden lässt“, erklärt Prof. Barthlott.

Anwendung bei kleineren Verschmutzungen

Auf dem Wasser schwimmende Ölfilme verhindern einerseits den Gasaustausch durch die Oberfläche. Andererseits sind sie für viele Pflanzen und Tiere bei Kontakt gefährlich. Da sich Ölfilme zudem schnell über große Oberflächen ausbreiten, können sie ganze Ökosysteme gefährden.

Das Verfahren ist allerdings nicht für großflächige Ölkatastrophen wie nach einem Tankerunglück gedacht. Aber auch kleine Verschmutzungen – etwa durch Motoröl von Autos oder Schiffen, Heizöl oder Leckagen – sind ein drängendes Problem. „Besonders in stehenden oder langsam fließenden Gewässern werden auch geringe Mengen zu einer Gefahr für das Ökosystem“, betont der Biologe. Dort sieht er denn auch das Haupteinsatzpotenzial der neuen Methode.

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