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Ein Projekt aus der nanoNature Fördermaßnahme des BMBF


Fe-Nanosit Projekt Logo

Eisenbasierte Nanopartikel und Nanokomposit-Strukturen zur Schadstoffentfernung aus Grund- und Abwässern

Veröffentlichungen aus dem Projekt Fe-Nanosit

Veröffentlichungen

 

 


Gesamterkenntnisse des Projekts Fe-NANOSIT (2010-2013)

Im Verbundprojekt Fe-NANOSIT wurden Nano-Katalysatoren auf der Basis von Eisen oder magnetischen Eisenoxiden entwickelt und umfassend getestet. Die Entwicklungsarbeiten an den Katalysatoren sollten ihren technologischen Einsatz für die Grundwasser- und Abwasserreinigung weiter verbessern und erproben.

Im Mittelpunkt der Grundwasserreinigung stand die Weiterentwicklung eines Nanomaterials aus Eisen Nanopartikel und Aktivkohle (Carbo-Iron). Dieses soll den Abbau von schädlichen Chlorkohlenwasserstoff-Verbindungen (CKW) im verunreinigtem Grundwasser beschleunigen. Im Vergleich zu reinen Eisen Nanopartikel gelang dabei die Herstellung eines verbesserten Nanomaterials in Bezug auf Stabilität an der Luft, den Injektions- und Transporteigenschaften, sowie einer hohen Reaktivität gegenüber CKW.

 

So konnte Carbo-Iron erstmalig an einem mit Chlorkohlenwasserstoff-Verbindungen kontaminierten Standort (unter einer ehemalige Wäscherei) erprobt werden. Vorbereitung der Carbo-Iron Lösungen für den Feldversuch. ©  Fe-NANOSIT KonsortiumVorbereitung der Carbo-Iron Lösungen für den Feldversuch. © Fe-NANOSIT Konsortium

Dazu wurde Carbo-Iron in das belastete Grundwasser injiziert und anschließend durch ein umfangreiches Monitoring nachgewiesen, das ein sehr guter chemischer Abbau der CKWs über einen Zeitraum von > 2 Monaten erfolgte. Zusätzlich wurde ein weiterer Abbau durch eine erhöhte Aktivität von Mikroorganismen im Grundwasserleiter beobachtet. Dabei wird vermutet, dass durch den Eintrag von Eisen aus den Nanokatalysatoren in das Grundwasser ein Düngungseffekt hervorgerufen wird, so dass dort vermehrt Mikroorganismen wachsen. Dieser Effekt wird gegenwärtig in Folgeprojekten näher untersucht. Im Vergleich zur Anwendung reiner Eisen Nanopartikel blieb zudem beim Einsatz von Carbo-Iron die Bildung des unerwünschten Nebenproduktes Vinylchlorid völlig aus.

 

Auch für die Reinigung von verschmutzten Abwässern sollten innovative Nano-Katalysatoren entwickelt werden. Dabei sollten die magnetischen Eigenschaften von eisenhaltigen Nanomaterialien ausgenutzt werden, um eine Abtrennung aus den Abwässern zu ermöglichen. Das verhindert einerseits eine Freisetzung in die Umwelt, andererseits ist es Ressourcen-schonender, da die Nano-Katalysatoren für mehrere Reinigungszyklen eingesetzt werden können. Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene hochaktive Materialien sowohl für Reduktions- als auch für Oxidationsprozesse ausgewählt und weiterentwickelt.

Als Anwendungsbeispiel diente hier ein reales Abwasserproblem aus der formaldehydverarbeitenden Industrie. Sogenannte Eisen-Zeolith Nano-Katalysatoren zeigten im Technikumsmaßstab, dass ein schneller Abbau kleiner Schadstoffmoleküle auch im neutralen pH-Bereich erreichbar ist.

Da eine Freisetzung in die Umwelt im Falle des Carbo-Iron beabsichtigt erfolgt und für die Nano-Katalysatoren zur Abwasserbehandlung nicht völlig ausgeschlossen werden kann, wurde begleitend eine mögliche Gefährdung von Umweltorganismen durch die entwickelten Materialien untersucht. Diese öktotoxikologischen Untersuchungen zeigten keine Effekte auf verschiedene Modellorganismen oder Effekte der Nanomaterialien erst in sehr hohen Konzentrationen. Unter Berücksichtigung der Stabilität der Partikelsuspension, der möglichen auftretenden Konzentrationen in der Umwelt sowie der hohen Konzentration und Toxizität der zu entfernenden Schadstoffe wurde eine Umweltgefährdung durch die in diesem Projekt entwickelten Nanomaterialien als sehr gering eingestuft.

 


Förderkennzeichen: 03X0082

Laufzeit : 01.05.2010 - 30.04.2013 (verlängert bis 31.10.2013)


 

Projektleitung

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)

Dr. Stefan Scholz, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig (DE)

 

Projekt Partner

 

 

ECT Oekotoxikologie GmbH

ECT Oekotoxikologie GmbH, Flörsheim am Main (DE)

 


 

 

Grundlagen Nano

Graphen ©arsdigital / fotolia.com

Die Kapitel über Freisetzung, Exposition, Aufnahme und Verhalten von Nanomaterialien im menschlichen Körper und in der Umwelt sowie die Risikobetrachtung geben Ihnen einen Überblick.

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Forschung aktuell

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Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert Projekte zum Thema "Nanotechnologien für Mensch und Umwelt". Informationen zu den Fördermaßnahmen finden Sie hier.

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