Nanoteilchen reinigen Wasser und Böden

Kläranlagen filtern mit großem Aufwand giftige Substanzen aus Abwässern heraus. Gelangen Pestizide oder Rückstände von Arzneimitteln in den Wasserkreislauf, können sie von winzigen Nanoteilchen wieder eingefangen werden. Wissenschaftler haben nun Nanopartikel aus Kunststoff entwickelt, die nach ihrem Einsatz verklumpen und damit selbst gut aus dem Abwasser entfernt werden können. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, konnte mit dieser Methode ein Großteil von 22 gesundheitsschädlichen Substanzen aus Abwasserproben gefiltert werden.

Runde Objekte, an denen noch kleinere runde Objekte hängen. Rechts ein großer Klumpen der Objekte.
Reinigende Nanoteilchen

„Da die Gesundheitsrisiken der Nanopartikel weitestgehend unbekannt sind, sind Filtermethoden für das Nanomaterial selbst von großer Bedeutung“, schreiben Robert Langer und seine Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Dieses Ziel im Blick entwickelten sie Nanopartikel aus den biologisch abbaubaren Substanzen Polyethylenglykol und Polymilchsäure. In einer flüssigen Lösung entstanden über Selbstorganisation die gewünschten Nanoteilchen mit Durchmessern zwischen 45 und 160 Millionstel Millimeter (Nanometer).

Die Forscher rührten die Nanoteilchen in Wasserproben, die sie zuvor mit 22 verschiedenen Substanzen von giftigen, aromatischen Kohlenwasserstoffen über Arzneimittel bis zu Hormonrückständen verunreinigt hatten. Diese Moleküle wurden vom Kern der Nanoteilchen teilweise bis vollständig absorbiert. Danach bestrahlten sie die Wasserprobe mit ultraviolettem Licht. Dadurch wurde die Außenhülle der Nanoteilchen aus Polyethylenglykol zerstört. Die Folge: Die Nanoteilchen klumpten zusammen und ließen sich über gängige Filtermethoden einsammeln.

In weiteren Versuchen testeten Langer und Kollegen ihre Methode an Abwasserproben, die mit Phtalaten, so genannten Weichmachern, verunreinigt waren. 750 Milligramm der Nanoteilchen reichten aus, um alle nachweisbaren Phtalat-Anteile zu beseitigen. Auch zum Einfangen der Substanzen Bisphenol A, Triclosan und Ethinylestradiol und zum Reinigen kontaminierter Bodenproben waren die Nanoteilchen sehr gut geeignet.

Dass Nanoteilchen wegen ihre relativ großen, aktiven Oberfläche giftige Substanzen sehr gut absorbieren können, ist schon länger bekannt. Doch gab es bisher kaum Ansätze, um die Nanoteilchen selbst aus den Abwässern zu filtern. Dieses Problem konnten Langer und Kollegen nun lösen. Auf ihrer Idee aufbauend könnten nun auf zahlreiche schädliche Substanzen maßgeschneiderte Nanoteilchen entwickelt werden, die sich nach ihrem Einsatz verklumpen und abfiltern lassen.