Experten der Uraler Föderalen Universität stellen ein Adsorptionsmittel mit einem Wirkungsgrad von 99,14 % her

Aug 03, 2023

UrFU-Wissenschaftler haben zusammen mit Kollegen aus Ägypten ein Adsorptionsmittel zur Abwasserreinigung aus dem Farbstoff Methylenblau (weit verbreitet in der Textil-, Kunststoff- und Papierindustrie) synthetisiert. Die Effizienz des Adsorbens wurde durch Tests nachgewiesen – bis zu 99,14 % des Industriefarbstoffs werden neutralisiert. Dies ist ein extrem hoher Indikator, da die Effizienz der meisten Analoga bestenfalls 90 % beträgt. Das neue Adsorbens ist sicher, da es auf Zellulose basiert – einem der umweltfreundlichsten Materialien der Erde. Die geringen Kosten und die hohe Effizienz des Adsorptionsmittels könnten es in Zukunft für globale Projekte wie die Flusssanierung attraktiv machen. Weitere Details werden in Scientific Reports veröffentlicht. „Unsere Entwicklung kann für den Einsatz in Kläranlagen nützlich sein, um die Abwasserverschmutzung zu reduzieren.“ Es verhindert negative Folgen für die Umwelt und wirkt sich positiv auf die Gesundheit lebender Organismen aus. Im Gegensatz zu seinen Analoga ist unser Adsorptionsmittel umweltfreundlich, wirksam und hat niedrige Produktionskosten. Bei den Tests erreichte der maximale Prozentsatz der Schadstoffentfernung 99,14 %. Dadurch können wir unser Adsorptionsmittel künftig für globale Projekte einsetzen, beispielsweise für die Reinigung großer Gewässer von Industriefarbstoffen“, erklärt Ismail Hossein, Forscher am Labor für funktionelle Nanomaterialien und Nanogeräte der UrFU. Der Farbstoff Methylenblau wird zum Färben von Baumwolle, Wolle und Seide in leuchtend blauer Farbe verwendet. Es wird auch in Fabriken verwendet, die Textilien, Papier, Gummi, Kunststoffe und Fotoprodukte herstellen. Auch in der Medizin ist es sehr gefragt, beispielsweise wird es bei der Behandlung von Infektionen des Urogenitaltrakts eingesetzt. Dadurch gelangt dieser Farbstoff häufig ins Abwasser. Und das stellt ein Risiko für die Landwirtschaft, die Fischerei und die menschliche Gesundheit dar. Das Adsorptionsmittel basiert auf Zellulose-Nanofasern, einem sicheren Material, das recycelbar ist. Weitere Bestandteile sind Aktivkohle, Graphenoxid und Kohlenstoffnanoröhren. Diese Stoffe haben eine hohe Adsorptionskapazität und erhöhen die Absorptionseffizienz schädlicher Farbstoffe. Durch die Kombination dieser Stoffe und deren Umwandlung in ein Polymer konnten die Wissenschaftler mit Elektrospinnen eine einfache, umweltfreundliche und kostengünstige Technologie zur Herstellung von Nanofasern nutzen. „Neueste Studien haben die Verwendung von Zellulose als natürliches Adsorptionsmaterial bestätigt.“ Cellulose ist ein natürliches Polysaccharid und enthält einen großen Anteil an Glucose. Dies verleiht ihm attraktive Eigenschaften – erneuerbar, ungiftig, biologisch abbaubar, große Farbstoffaufnahmefähigkeit. Zellulose ist Bestandteil vieler Pflanzen wie Baumwolle, Flachs, Holz. Aus ihnen lässt sich Zellulose leicht extrahieren und zur Herstellung eines Adsorptionsmittels verwenden“, kommentiert Ismail Hossain. Nach Angaben der Wissenschaftler wird der maximale Prozentsatz der Farbstoffentfernung aus der Gewässerumgebung in 180 Minuten erreicht. Zukünftig wollen die Forscher in dieser Richtung weiterarbeiten und das Adsorbens modifizieren. Insbesondere ist geplant, den Reinigungsprozess zu beschleunigen und die Liste der zur Entfernung verfügbaren Schadstoffe zu erweitern.