Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanosilber aus Konsumprodukten landet kaum in Gewässern

18.04.2013
Umwelttoxikologie

Nanosilber im Abwasser kann stark umweltschädlich wirken, wenn es in metallischer Form vorliegt. Eine im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms «Chancen und Risiken der Nanomaterialien» (NFP 64) durchgeführte Studie zeigt nun erstmals auf, dass Nanosilber auf dem Weg zur Kläranlage rasch in weniger problematische Formen umgewandelt wird. Zudem wird es effizient im Klärschlamm zurückgehalten, so dass nur ein kleiner Teil in unsere Gewässer gelangt.

Nanosilber ist das Paradepferd im Nanotechnologie-Stall – und zwar nicht als blosse Zukunftshoffnung, sondern bereits auf breiter Front in Konsumprodukten. Längst sind Hunderte von Produkten im Umlauf, die Silbernanopartikel enthalten. Zum Einsatz kommen die Partikel zum Beispiel in Kosmetika, Lebensmittelverpackungen und Desinfektions- und Reinigungsmitteln. Verbreitet sind auch antibakterielle Socken und Funktionskleidung, in deren Textilien Nanosilber eingearbeitet ist. Der weltweite Verbrauch von Nanosilber wird auf über 300 Tonnen pro Jahr geschätzt – ein beträchtlicher Teil davon gelangt über das Abwasser in den Wasserkreislauf. Im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms «Chancen und Risiken der Nanomaterialien» (NFP 64) hat nun erstmals ein Team um Ralf Kägi von der Eawag in Dübendorf genauer untersucht (*), was mit dem Nanosilber auf dem Weg vom Siphon bis in die Kläranlage geschieht und in welcher Form es schliesslich in die Umwelt gelangt.

Abwasserproben und Laborexperimente

Dazu haben die Forscher einerseits Proben im Schweizer Abwassersystem genommen, um den Transport des Nanosilbers zu untersuchen. Andererseits haben sie in Laborexperimenten ermittelt, wie sich verschiedene Formen von Nanosilber im Kontakt mit Abwasser und in der Kläranlage verhalten. Dabei zeigte sich, dass das Nanosilber nicht lange in seiner metallischen Form bleibt, sondern sehr effizient in ein Silbersulfidsalz umgewandelt wird. «Wir gehen davon aus, dass die Sulfidation zu einem grossen Teil bereits im Abwasserkanal passiert», sagt Kägi. Das ist eine gute Nachricht, denn «diese Salzkristalle bereiten viel weniger Probleme, das Silber ist in dieser Form viel schlechter löslich.» Es sind vor allem gelöste Ionen, die Sorgen bezüglich der Schädlichkeit von Silber in der Umwelt bereiten und etwa die Bakterien im Klärschlamm von ihrer Arbeit abhalten.

Dass auch Nanosilber rasch in Silbersulfid umgewandelt wird, und zwar unabhängig davon, welche Beschichtungen die Partikel tragen, haben die Eawag-Forscher das erste Mal klar aufgezeigt – bisher war der Effekt nur von Abwässern der Fotoindustrie bekannt. Offenbar spielt die ursprüngliche Form des Silbers im Abwasser – ob als metallische Nanopartikel, gelöst als Silberionen oder als unlöslicher Silbersalzniederschlag – keine entscheidende Rolle bei der Sulfidation. Die Geschwindigkeit der Versalzung ist allerdings stark von der Grösse der Partikel abhängig, kleines Nanosilber (10 Nanometer) wird sehr rasch umgewandelt, grössere Partikel sulfidisieren womöglich nur unvollständig und können so noch länger Silberionen in die Umwelt abgeben.

Silber effizient aus dem Abwasser entfernen

Die Forscher konnten weiter zeigen, dass rund 95 Prozent der Nanopartikel im Klärschlamm gebunden werden. Bloss fünf Prozent des Silbers verbleibt im geklärten Wasser. Wenn man diesen Anteil noch weiter senken will, müsste man bessere Teilchenfilter einsetzen. Dabei braucht man nicht gleich in Nanogrössenordnungen vorzudringen: Das sulfidierte Nanosilber aggregiert fast vollständig an grössere Partikel im Abwasser; diese könnten ohne unverhältnismässigen Aufwand noch effizienter aus dem Abwasser entfernt werden.

Was mit dem Nanosilber im Klärschlamm weiter passiert, war nicht Teil der Studie. In der Schweiz ist die Ausbringung des Klärschlamms auf landwirtschaftlich genutzte Flächen nicht erlaubt – der Schlamm wird deshalb grösstenteils verbrannt. Schwermetalle werden dabei abgeschieden und sollten nicht in grösseren Mengen in die Umwelt gelangen.

(*) Kägi Ralf, Voegelin Andreas, Ort Christoph, Sinnet Brian, Thalmann Basilius, Krismer Jasmin, Hagendorfer Harald, Elumelu Maline and Mueller Elisabeth. Fate and transformation of silver nanoparticles in urban wastewater systems (2013). Water Research: doi 10.1016/j.watres.2012.11.060
(als PDF beim SNF erhältlich; E-Mail: com@snf.ch)

Über das NFP 64
Das Nationale Forschungsprogramm «Chancen und Risiken von Nanomaterialien» (NFP 64) hat zum Ziel, Wissenslücken zu schliessen, damit Chancen und Risiken des Einsatzes von Nanomaterialien besser eingeschätzt werden können. Die Ergebnisse der 23 Forschungsprojekte sollen unter anderem als Basis dienen für die Erstellung von Richtlinien für die Produktion, den Einsatz und die Entsorgung von Nanomaterialien. Damit werden die Entwicklung und Anwendung sicherer Technologien unterstützt, der Nutzen des Einsatzes von Nanomaterialien optimiert und die Risiken für Mensch und Umwelt minimiert. Das NFP 64 verfügt über einen Finanzrahmen von 12 Millionen Franken und dauert bis Oktober 2016.
www.nfp64.ch

Kontakt
Dr. Ralf Kägi
Eawag
Überlandstrasse 133
Postfach 611
8600 Dübendorf
Schweiz
Tel: +41 58 765 52 73
E-Mail: ralf.kaegi@eawag.ch

Abteilung Kommunikation | idw
Weitere Informationen:
http://www.snf.ch
http://www.nfp64.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse
21.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik