Forscherinnen und Forscher vom Institut für Materialchemie an der Technischen Universität (TU) Wien stellten kürzlich im Fachblatt „Small Science“ einen Ansatz vor, mit dem erfolgreich und vor allem nachhaltig nach den winzigen Farbpartikeln gefischt wird. Dazu verwenden sie Zelluloseabfälle – etwa Altpapier oder gebrauchte Reinigungstücher – und spinnen daraus ein engmaschiges Netz aus „semikristalliner Nano-Zellulose“.
Damit sollen bestimmte synthetisch erzeugte organische Farbstoffe namens „Azo-Verbindungen“, die bei der Textilerzeugung häufig Verwendung finden, aus dem Wasser gezogen werden. Vor allem in Ländern, in denen in der Textilindustrie noch wenig Wert auf Umweltstandards gelegt wird, werden diese häufig eingesetzt und gelangen entsprechend oft ungefiltert ins Abwasser. „Das ist gefährlich, denn solche Farbstoffe werden nur sehr langsam abgebaut, sie können lange Zeit im Wasser bleiben und bergen große Gefahren für Mensch und Natur“, erklärt Günther Rupprechter.
Effizient und umweltfreundlich
Um diese giftigen Verbindungen aus dem Wasser zu ziehen, gibt es unterschiedliche Methoden. Viele Verfahren beruhen aber auf umweltschädlichen metallhaltigen Substanzen. Ein besserer Ansatz sei „ein Nanogewebe aus vielen winzigen Fasern herzustellen, durch die das Wasser hindurchsickert“, wird der Wissenschaftler in einer Aussendung der TU Wien zitiert. Das Team um den Studienerstautor Qaisar Maqbool setzt in diesem Zusammenhang auf „semikristalline Nano-Zellulose, die man aus Abfallmaterial herstellen kann“.
Diese ist so aufgebaut, dass sie extrem viel Oberfläche pro Quadratzentimeter aufweist, und so die Azo-Verbindungen deutlich besser und in größerer Menge bindet. Bei dem nun an der TU entwickelten „Nanoweb“-Herstellungsverfahren wird zunächst eine Flüssigkeit aus Nano-Zellulose und dem Kunststoff Polyacrylnitril versprüht. Die Tröpfchen werden elektrisch aufgeladen und durch ein elektrisches Feld geschickt. „Dadurch kann man erreichen, dass die Flüssigkeit beim Aushärten extrem feine Fädchen bildet, mit einem Durchmesser von 180 bis 200 Nanometern“, so Rupprechter.
Wiederverwandbarer Filter aus Abfall
In Tests zeigte sich, dass die neuen zellulosebeschichteten Nanostrukturen in drei Filterzyklen 95 Prozent eines violetten Farbstoffes binden konnten: „Man kann dann entweder das ganze Gewebe entsorgen oder es aber auch regenerieren, die gespeicherten Farbstoffe herauslösen und das Filtergewebe wiederverwenden“, so der Forscher.
In weiteren Versuchen möchte man nun herausfinden, wie gut sich die Methode zum Einsatz in größerem Stil eignet. Interessant könnte das Verfahren auch im Medizin-Bereich sein, glaubt Rupprechter. „Bei der Dialyse etwa geht es ebenfalls darum, ganz bestimmte chemische Stoffe aus einer Flüssigkeit herauszufiltern.“