Nanokunststoffe werden mit Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht und sammeln sich weiterhin weitgehend unbemerkt in den Gewässern der Welt an. Die Herausforderung besteht darin, eine kosteneffiziente Lösung zu entwickeln, um Nanoplastik loszuwerden und gleichzeitig sauberes Wasser zu hinterlassen.
Bessere Methoden, um Verunreinigungen zu entfernen
Hier kommt Mizzou ins Spiel. Kürzlich haben Forscher der Universität eine neue Lösung auf Flüssigkeitsbasis entwickelt, die mehr als 98 % dieser mikroskopisch kleinen Plastikpartikel aus dem Wasser entfernt.
„Nanoplastik kann aquatische Ökosysteme stören und in die Nahrungskette gelangen, was sowohl für die Tierwelt als auch für den Menschen ein Risiko darstellt”, sagt Piyuni Ishtaweera, eine ehemalige Studentin, die die Studie leitete, während sie ihren Doktor in Nano- und Materialchemie an der Mizzou-Universität machte. „Vereinfacht ausgedrückt, entwickeln wir bessere Methoden, um Verunreinigungen wie Nanoplastik aus dem Wasser zu entfernen.
Die neue Methode – mit wasserabweisenden Lösungsmitteln aus natürlichen Inhaltsstoffen – bietet eine praktische Lösung für das drängende Problem der Verschmutzung durch Nanokunststoffe. Außerdem ebnet sie den Weg für weitere Forschungen und Entwicklungen im Bereich fortschrittlicher Wasserreinigungstechnologien.
„Unsere Strategie verwendet eine kleine Menge eines Designer-Lösungsmittels, um Plastikpartikel aus einem großen Wasservolumen zu absorbieren”, sagte Gary Baker, außerordentlicher Professor am Fachbereich Chemie von Mizzou und Autor der Studie. „Derzeit ist die Kapazität dieser Lösungsmittel noch nicht gut bekannt. In zukünftigen Arbeiten wollen wir die maximale Kapazität des Lösungsmittels bestimmen. Außerdem erforschen wir Methoden zum Recycling der Lösungsmittel. So werden sie bei Bedarf mehrfach verwendet.”
Zunächst setzt sich das Lösungsmittel auf der Wasseroberfläche ab, so wie Öl auf dem Wasser schwimmt. Sobald es sich mit Wasser vermischt und sich wieder absetzt, schwimmt das Lösungsmittel zurück an die Oberfläche und trägt die Nanokunststoffe in seiner Molekularstruktur mit sich.
Nanokunststoffe: Neue Methode auch für größere Gewässer
Im Labor verwenden die Forscher eine Pipette, um das mit Nanokunststoffen beladene Lösungsmittel zu entfernen und sauberes, plastikfreies Wasser zurückzulassen. Laut Baker arbeiten künftige Studien an einer Prozessvergrößerung. Ziel: Den Einsatz auf größere Gewässer wie Seen und auf Ozeane ausweiten.
Ishtaweera, der jetzt bei der U.S. Food and Drug Administration in St. Louis arbeitet, merkte an, dass die neue Methode sowohl in Süß- als auch in Salzwasser wirksam ist.
„Diese Lösungsmittel werden aus sicheren, ungiftigen Komponenten hergestellt, und ihre Fähigkeit, Wasser abzustoßen, verhindert eine zusätzliche Verunreinigung von Wasserquellen. Das macht sie zu einer äußerst nachhaltigen Lösung”, sagte sie. „Aus wissenschaftlicher Sicht fördert die Entwicklung effektiver Entfernungsmethoden die Innovation von Filtertechnologien. Sie liefert Erkenntnisse über das Verhalten von Nanomaterialien und unterstützt die Entwicklung einer fundierten Umweltpolitik.”
Das Mizzou-Team testet fünf verschiedene Größen von Nanokunststoffen auf Polystyrolbasis. Eine gängige Kunststoffart, die bei der Herstellung von Styroporbechern verwendet wird. Ihre Ergebnisse übertreffen frühere Studien, die sich größtenteils auf nur eine einzige Größe von Kunststoffpartikeln konzentrieren.
