University of New South Wales: Ein neuer preiswerter Filter macht es möglich: giftiges Wasser wird sicher und trinkbar

Eine Erfindung in der Flüssigmetall-Chemie könnte dabei helfen, ein Zehntel der Weltbevölkerung kostengünstig mit sauberem Trinkwasser zu versorgen. Das fanden Forscher der UNSW Sydney und des RMIT in Melbourne in einer bahnbrechenden Studie heraus.

Aluminiumoxid reinigt kontaminiertes Wasser

Aluminiumoxid reinigt kontaminiertes Wasser

Forscher von der University of New South Wales in Sydney und des Royal Melbourne Institute of Technology haben eine revolutionäre und günstige Methode entwickelt, Filter herzustellen, die mit Schwermetallen kontaminiertes Wasser in wenigen Minuten in sicheres Trinkwasser verwandeln.

Prof. Kourosh Kalantar-zadeh, seit kurzem an der UNSW tätig, und seine früheren Kollegen am RMIT konnten zeigen, dass Nano-Filter aus Aluminiumoxid günstig und mit extrem geringem Energieaufwand mit Hilfe von flüssigem Gallium hergestellt werden können.

Der Hauptautor Dr. Ali Zavabeti (RMIT) und Prof. Kalantar-zadeh erklären, dass ein Stück Aluminium, welches bei Zimmertemperatur in flüssiges Gallium gelegt wird, schnell an der Oberfläche des Galliums Schichten von Aluminiumoxid bildet. Sie entdeckten, dass die Schichten des Aluminiumoxids sehr porös waren. Sie konnten nachweisen, dass Aluminiumoxid geeignet ist, sowohl Schwermetall-Ionen als auch Ölverschmutzungen in noch nie da gewesener Geschwindigkeit zu filtern.

Prof. Kalantar-zadeh, der kurz nach seinem Beitritt in die UNSW School of Chemical Engineering mit dem ARC Australian Laureate Fellowship ausgezeichnet wurde, sagt, dass die kostengünstigen und tragbaren Filter, die durch den neuen Prozess hergestellt werden, von Menschen genutzt werden können, die bisher keinen Zugang zu sauberen Trinkwasser hätten. Sie könnten damit Blei und andere giftige Schwermetalle in wenigen Minuten herausfiltern.

„Weil es sehr porös ist, wird das Wasser sehr schnell durchgefiltert", so Professor Kalantar-zadeh. „Blei und andere Schwermetalle sind eng verwandt mit Aluminiumoxid. Wenn das Wasser die Milliarden Schichten durchläuft, wird jedes einzelne Blei-Ion von den Aluminiumoxid-Schichten angezogen. Zugleich ist die Methode sehr sicher, denn auch nach wiederholter Nutzung kann das Wasser die Schwermetallionen nicht vom Aluminiumoxid lösen".

Prof. Kalantar-zadeh ist der Ansicht, dass die Technologie in Afrika und Asien besonderes gut an den Orten eingesetzt werden kann, an denen die Konzentration von Schwermetallionen im Wasser besonders hoch – und damit für Menschen schädlich - ist. Es wird geschätzt, dass 790 Millionen Menschen, also einer von zehn der gesamten Weltbevölkerung, keinen Zugang zu sauberem Wasser haben.

„Wenn die Wasserqualität schlecht ist, nimm einfach einen dieser Filter", so Prof. Kalantar-zadeh. „Man schüttet das kontaminierte Wasser in eine Flasche mit einem Aluminiumoxid-Filter. Dann wartet man zwei Minuten, und das durch den Filter gelaufene Wasser ist sauber und trinkbar. Und das Gute daran ist, dass der Filter auch noch günstig ist."

Es gäbe zwar bereits tragbare Filter, die Schwermetalle aus dem Wasser filtern, aber diese seien im Vergleich teuer. Sie kosteten oft mehr als 100 Dollar. Im Gegensatz dazu könnten die Aluminiumoxid-Filter, die mit flüssigem Gallium hergestellt werden, für nur 10 Cent produziert werden, was sie für mögliche zukünftige Investoren interessant macht.

„Um Aluminiumoxid herzustellen, musste man Aluminium bislang auf über 1.000 Grad erhitzen oder andere energieintensive Prozesse nutzen", sagt Prof. Kalantar-zadeh. „Es würde eigentlich sehr viel Energie kosten, etwas wie diesen Filter herzustellen, wodurch der Prozess sehr teuer wäre. Jetzt reden wir von etwas, was man sogar bei 35 Grad in der Sonne machen kann."

„Während Aluminium reichlich vorkommt und billig ist, ist Gallium recht teuer. Aber was Gallium in diesem Prozess zum Helden macht, ist die Tatsache, dass es nach der Produktion des Aluminiumoxids rein und unverändert bleibt. Man fügt einfach Aluminium zum Gallium hinzu, und sobald es mit der Wasseroberfläche in Berührung kommt, erhalten wir Aluminiumoxid. Man kann das Gallium wieder und wieder verwenden. Gallium reagiert nicht mit den anderen Stoffen", erklärt Prof. Kalantar-zadeh.

Prof. Kalantar-zadeh sagt, der Herstellungsprozess sei so günstig und benötige nur so wenig Energie, dass die Filter sogar in der Küche hergestellt werden könnten. „Wir veröffentlichen dieses Konzept und machen es zum Allgemeingut, damit alle Menschen auf der Welt die Idee kostenlos nutzen und ihre Lebensqualität verbessern können", so Prof. Kalantar-zadeh.

„Hierbei geht es um ein neues Paradigma. Wir haben noch nicht einmal damit angefangen herauszufinden, wir wir flüssige Metalle als Basis für Dinge nutzen können, die günstig, grün und sicher für die Menschheit sind."

Das Paper wurde im wissenschaftlichen Magazin „Advanced Functional Materials" veröffentlicht.

Die Arbeit, die von Prof. Kalantar-zadeh und Dr. Zavabeti geleitet wurde, wurde vom ARC Centre for Future Low-Energy Electronics Technologies (FLEET) finanziert.