Wasseraufbereitung
Nanotechnologie kann zur Aufbereitung und Reinigung von Wasser verwendet werden, beispielsweise zur Gewinnung von Frischwasser aus Salzwasser, zur Verhinderung von Umweltschäden und zur Entwicklung von Verfahren zur Verringerung der Wasser- und Bodenverunreinigung.
Auch wenn die Anwendung technisch hergestellter Nanomaterialien zur Wasseraufbereitung derzeit im Wesentlichen auf die Verwendung als Adsorptionsmittel, Filter, Desinfektionsmittel und reaktive Hilfsstoffe beschränkt ist, zeigen diese Materialien doch ein zunehmend großes Potenzial für den Einsatz im kompletten Prozess der Wasseraufbereitung und Umweltsanierung.
Ein Beispiel für dieses Potenzial ist die Entwicklung von nanopartikulärem nullwertigem Eisen. Dieses Material kann zur Grundwasseraufbereitung und zur Behandlung gefährlicher Abfälle eingesetzt werden. Die Verwendung technisch hergestellter Nanomaterialien für die Umweltsanierung begann, als Forscher entdeckten, dass sich Schadstoffe im Grundwasser, wie polychlorierte Biphenyle (PCB), von denen man weiß, dass sie für Mensch und Umwelt giftig sind und wahrscheinlich Krebs erzeugen, durch eine kleine Menge an nanopartikulären Eisenpartikeln entfernen lassen. Es wurde auch festgestellt, dass Eisennanopartikel, wie nanopartikuläres nullwertiges Eisen, bei der Beseitigung einer Reihe von Wasserschadstoffen, wie Pestiziden, Flammschutzmitteln, Antibiotika, Chrom, Arsen und Schwermetallen, wirksam sind.
Nanomaterialien wie nanopartikuläres nullwertiges Eisen haben viele Eigenschaften, die sie zum idealen Adsorptionsmittel für Schwermetalle in verunreinigtem Wasser machen, wie zum Beispiel die folgenden:
- Sie haben eine relativ große Oberfläche bei kleiner Größe,
- sie sind sehr reaktionsfähig,
- sie können Schwermetalle isolieren,
- sie können schnell wirken,
- sie können gut Metalle binden und
- sie haben Struktureigenschaften, die die Regeneration und Wiederverwendung des Nanomaterials ermöglichen.
Beispiel: Entfernung von Arsen aus Wasser
Arsen ist ein giftiges Halbmetall, das mit einer Reihe von Krebsarten und anderen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht wird. Die Verunreinigung von Grundwasser durch Arsen ist ein natürlicher Prozess und wurde in vielen Ländern beobachtet, darunter in Argentinien, Bangladesch, Chile, China, Indien, Taiwan und Thailand sowie in einigen EU-Ländern und in den USA. Arsen kann auf ganz unterschiedliche Weise ins Grundwasser gelangen, beispielsweise über natürliche Ablagerungen, den Bergbau, die Landwirtschaft und industrielle Aktivitäten.
Wissenschaftler beschäftigen sich seit Langem damit, wie sich Arsen und andere ähnliche Schadstoffe aus dem Wasser entfernen lassen. Die Verwendung von Nanoadsorptionsmitteln zur Entfernung von Arsen aus verunreinigtem Grundwasser hat in den vergangenen Jahren vielversprechende Ergebnisse erbracht.