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Dienstag, 23. Januar 2018

Wassertechnologie

Filtermembran mit schaltbarer Porengröße

Von A. Schmid | 25. Oktober 2013 | Ausgabe 43

Pflanzenkläranlagen können Arzneistoffe recht einfach aus dem Wasser entfernen. Nach der Reinigung lagen die Konzentrationen von rund 80 % der untersuchten Wirkstoffe und ihrer Abbauprodukte unterhalb des Wertes der EU-Umweltqualitätsnorm für Oberflächengewässer, sagt Ingo Dobner vom Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT) an der Uni Bremen.

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Entwickelt wurde die Anlage zum Filtern von Regenwasserabflüssen. Das Filtersubstrat ergänzten die Forscher mit Pflanzenkohle, die aufgrund ihrer Porösität die Rückstände von Arzneimitteln wie ein Schwamm aufsaugt. In den Hohlräumen können sich Bakterien ansiedeln und dort die Medikamentenreste wesentlich gründlicher abbauen.

Zudem unterstützen robuste und anpassungsfähige Pflanzen wie Rohrglanzgras, Blutweiderich und Iris, die in Symbiose mit einem Mykorrhizapilz leben, die Bakterien beim Abbau der Schadstoffe. Nach einjähriger Forschung, die die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert hat, wird jetzt auf dem Gelände der kommunalen Kläranlage in Sulingen die Leistungsfähigkeit der biologischen Filtereinheit getestet.

Eine andere Möglichkeit, Schadstoffe aus dem Abwasser zu fischen, bieten Membranen. Allerdings sind die Poren der üblichen Polymermembranen für Medikamentenreste zu groß. Darin bleiben eher Viren und Bakterien hängen. Bei einer am Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) entwickelten Ultrafiltrationsmembran lassen sich die Poren auf Durchmesser von 20 nm bis 80 nm einstellen. Gesteuert wird dies über den pH-Wert und die Wassertemperatur, so dass zuerst kleine und dann immer größere Moleküle durch die Membran gelassen werden. Dafür wurde die pH-sensible Ausgangsmembran mit einer Art Kleber, dem Polydopamin, beklebt. Ein weiteres Polymer auf dem Kleber reagiert auf Temperaturänderungen. Unter 25 °C quillt das Polymer auf. Steigt die Temperatur über 35 °C, schrumpft es und die Poren weiten sich auf.

"Durch diese Schaltbarkeit eröffnet sich ein weites Anwendungsfeld für isoporöse Membrane, speziell im pharmazeutischen und biomedizinischen Bereich", erklärt Volkan Filiz vom HZG. Das Verfahren ist bereits zum Patent angemeldet worden. A. SCHMID

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