Effiziente Entfernung von Ewigkeitschemikalien aus Wasser mittels magnetischer Nanopartikel
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS), oft als Ewigkeitschemikalien bezeichnet, sind in vielen Alltags- und Industrieprodukten enthalten. Aufgrund ihrer hohen Persistenz und der Neigung zur Anreicherung in Umwelt und Organismen stellen sie eine bedeutende Herausforderung für die Wasserreinhaltung dar. Ein interdisziplinäres Team der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), des Uniklinikums Erlangen sowie des Bayerischen Landesamts für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit hat unter Leitung von Prof. Dr. Marcus Halik eine Methode entwickelt, die PFAS effektiv aus Wasser extrahiert. Grundlage sind funktionalisierte magnetische Nanopartikel.
Entwicklung funktionalisierter Eisenoxid-Nanopartikel
Die Forscher Johannes Voß und Linda Rockmann konzipierten Eisenoxid-Nanopartikel mit speziellen magnetischen Eigenschaften. Durch gezielte Oberflächenmodifikation können diese Partikel verschiedene PFAS-Moleküle binden. Die Kombination mit magnetischen Eisenoxidpartikeln ermöglicht eine einfache Entfernung der gebundenen Schadstoffe mittels Magneten. Anders als bei Ansätzen, die sich auf einzelne PFAS-Verbindungen konzentrieren, verfolgt das Team einen breit gefächerten Ansatz, um eine flexible Lösung für diverse PFAS-Typen zu schaffen, die sich an unterschiedliche Anforderungen der Wasseraufbereitung anpassen lässt.
Erweiterte Anwendung auf fluorhaltiges Mikroplastik
Die aktuelle Studie erweitert die Anwendungsmöglichkeiten der magnetischen Nanopartikel auf eine weitere Schadstoffgruppe: fluorhaltiges Mikroplastik. Dieses entsteht beispielsweise durch Abrieb von Funktionskleidung oder ist in Kosmetika enthalten. Die Forscher konnten erstmals nachweisen, dass das Prinzip der magnetischen Absorption auch bei dieser Form von Schadstoffen wirksam ist.
Vorteile der maßgeschneiderten Oberflächenchemie
- Die funktionalisierte Oberfläche der Eisenoxidpartikel ermöglicht die Entfernung eines breiten Spektrums an PFAS aus komplexen Wasserproben, die beispielsweise mit Waschlauge oder Flusswasser verunreinigt sind.
- Einige der entwickelten Nanopartikel können nach der magnetischen Separation regeneriert und mehrfach verwendet werden.
- Die Partikel sind technisch skalierbar und weisen keine Toxizität auf.
Prof. Halik betont, dass diese Technologie Schadstoffe von molekularer Größe bis hin zu mikroskopischen Partikeln erfasst und damit eine vielseitige sowie nachhaltige Plattform für die Wasseraufbereitung darstellt, auch bei komplex belasteten Proben.
Praxisnahe Anwendung und Wirksamkeit
Die Wirksamkeit des Verfahrens wurde nicht nur im Labor, sondern auch unter realen Bedingungen getestet. Dabei kamen belastete Trinkwasserquellen, Flusswasser sowie Waschwässer aus der Bodensanierung und von Outdoor-Textilien zum Einsatz. Die PFAS-Konzentration in einer kontaminierten Trinkwasserquelle konnte um 87 % reduziert werden, sodass der neue deutsche Grenzwert von 100 Nanogramm pro Liter unterschritten wurde. Zusätzlich gelang die magnetische Entfernung von fluorhaltigem Mikroplastik.
Weiterführende Informationen
Kontakt für Rückfragen
Prof. Dr. Marcus Halik
Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe
Telefon: 09131/85-70367
E-Mail: marcus.halik@fau.de
