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Faszination Technik Verschmutzte Gewässer mit „intelligentem“ Rost reinigen

Quelle: FAU 2 min Lesedauer

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Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg
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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: wie speziell beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel Schadstoffe wie Rohöl, Glyphosat, Mikroplastik und Hormone anziehen.

Um die Eisenoxid-Nanopartikel „intelligent“ zu machen, entwickelten Forschende der FAU eine Technik, um Phosphonsäuremoleküle an die nanometergroßen Kügelchen zu binden. Diese Schicht sieht aus wie Haare, die aus der Oberfläche der Nanopartikel herausragen. Die angezogenen Schadstoffe können samt Rost mit einem Magneten aus dem Wasser entfernt werden. (Bild: American Chemical Society (ACS))
Um die Eisenoxid-Nanopartikel „intelligent“ zu machen, entwickelten Forschende der FAU eine Technik, um Phosphonsäuremoleküle an die nanometergroßen Kügelchen zu binden. Diese Schicht sieht aus wie Haare, die aus der Oberfläche der Nanopartikel herausragen. Die angezogenen Schadstoffe können samt Rost mit einem Magneten aus dem Wasser entfernt werden.
(Bild: American Chemical Society (ACS))

Wird Rost ins Wasser geschüttet, wird es normalerweise schmutziger. Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben spezielle Eisenoxid-Nanopartikel entwickelt, die es tatsächlich sauberer machen. Dieser „intelligenter Rost“ kann je nach Beschichtung der Partikel viele Stoffe anziehen, darunter Öl, Nano- und Mikroplastik sowie das Herbizid Glyphosat. Weil die Nanopartikel magnetisch sind, können sie mit einem Magneten ganz einfach zusammen mit den Schadstoffen aus dem Wasser entfernt werden.

Beschichtung bestimmt die zu adsorbierenden Schadstoffe

Als Grundmaterial dienen Eisenoxid-Nanopartikel in superparamagnetischer Form: Das heißt, sie werden von Magneten angezogen, nicht aber voneinander, so dass die Partikel nicht verklumpen. Um sie „intelligent“ zu machen, entwickelte das Team eine Technik, um Phosphonsäuremoleküle an die nanometergroßen Kügelchen zu binden. Diese Schicht sieht aus wie Haare, die aus der Oberfläche der Nanopartikel herausragen. Ändern die Wissenschaftler die Bindungen an der anderen Seite der Phosphonsäuren, können die Eigenschaften der Nanopartikeloberflächen so angepasst werden, dass sie verschiedene Arten von Schadstoffen stark adsorbieren.

Auch Hormone können entfernd werden

Bisher konzentrierten sich die Wissenschaftler auf Schadstoffe, die meist in großen Mengen vorhanden sind. So fingen erste Versionen des intelligenten Rosts im Labormaßstab Rohöl aus dem Mittelmeer und Glyphosat aus Teichwasser ein. Auch konnten zugesetztes Nano- und Mikroplastik entfernt werden. Jetzt hat das Forschungsteam die Rost-Nanopartikel so modifiziert, dass sie auch Spurenverunreinigungen wie Östrogenhormone einfangen können, die potenziell schädlich für Wasserlebewesen sind.

Wie die FAU berichtet, haben Östrogenmoleküle einen sperrigen Steroidkörper und Teile mit leicht negativen Ladungen. Um beide Eigenschaften zu nutzen, beschichteten die Forscher Eisenoxid-Nanopartikel mit zwei Gruppen von Verbindungen: einer langen und einer positiv geladenen. Die beiden Moleküle organisierten sich auf der Oberfläche der Nanopartikel, und die Forschungsgruppe geht davon aus, dass sie zusammen viele Milliarden winziger Taschen bilden, die das Östradiol ansaugen und an Ort und Stelle festhalten. Vorläufige Ergebnisse zeigen eine effiziente Extraktion der Hormone aus Laborproben, aber die Forschenden müssen zusätzliche Experimente abwarten, um die Taschenhypothese zu überprüfen.

Ihre Ergebnisse haben die Forscher auf der Herbsttagung der American Chemical Society (ACS) vorgestellt.

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