Sonnenlicht für umweltfreundliche Wasserentgiftung

Kostengünstiges Titandioxid sorgt für nachhaltige Reinigung

Für Forscher der University of Nottingham ist Sonnenlicht der Schlüssel zu einer umweltfreundlichen Wasserentgiftung. Das Team unter der Leitung von Gianluca Li Puma hat einen Weg gefunden, durch die Reaktion des unschädlichen Weißpigments Titandioxid mit Sonnenlicht schwer abbaubare Gifte wie Pestizide und pharmazeutische Rückstände zu zerstören. Die Technologie ermöglicht den Abbau der schädlichen Moleküle in CO2 und Wasser und könnte laut Entwicklern einen wichtigen Durchbruch in einer nachhaltigen Reinigung der Wasserversorgung und von industriellen Abwässern bedeuten.

Als Teil des Forschungsprojektes entwickelt das Team einen neuen Reaktortypus. Dieser Reaktor behandelt kontaminiertes Wasser mit Titandioxid, einem billigen weißen Pulver, das gewöhnlich als Pigment in Farben aber auch in Zahnpasten und Sonnencremen verwendet wird. Titandioxid ist ein Photokatalysator. Es nutzt Sonnenenergie und vermittelt Spaltung von Molekülen. „Titandioxid absorbiert den UV-Anteil des Sonnenlichts und verursacht dadurch eine Veränderung dessen innere Elektronenkonfiguration. In dieser Form trennt Titandioxid Wasser in hochreaktive Komponenten, so genannte freie Radikale“, erklärte Puma. Eines dieser Radikale, das Hydroxy-Radikal (OH-), reagiert mit Molekülen auf Kohlenstoffbasis wie Pestiziden und konvertiert diese in CO2 und Wasser.

Die Technologie sieht vor, kontaminiertes Wasser durch spezielle Düsen zu pumpen. Es folgt der Zusatz von Titandioxid. Die Düsen produzieren eine regenschirmförmige Wasserfontäne, die durch das Sonnenlicht oder künstliches UV-Licht quasi auf das Dach fällt. Dadurch absorbiert der Photokatalysator effizient die Sonnenstrahlung und die Schadstoffe werden mit noch größerer Wirkung zerstört. „Sind die Schadstoffe entfernt, kann das Wasser in einen Absetzbehälter geleitet und das Titandioxid wieder verwertet werden“, so Puma. Die Durchführbarkeit des Konzepts bestätigte sich jüngst unter Zuhilfenahme von UV-Lampen in einer 400-Liter-Pilotanlage.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher untersuchen, ob sich eine ähnliche Technik auch für die Wasserdesinfektion in Brunnen eignet. Dann steht laut Puma einem Einsatz in Ländern mit genug Sonne wie Südeuropa, Zentral- und Südamerika, Afrika und dem asiatisch-pazifischen Raum nichts im Wege.