Forscher am INST haben ein kostengünstiges, solargestütztes KI-Filtersystem entwickelt, das bis zu 99 % der gefährlichen Farbstoffe aus Industrieabwässern entfernt und so eine nachhaltige Lösung für die schwere Wasserverschmutzung im Punjab sowie die Kontamination des Flusses Sutlej und des Buddha Nullah bietet.
Wissenschaftler des Institute of Nano Science and Technology (INST) in Mohali haben mit der Entwicklung eines KI- und solarbetriebenen Filtersystems, das bis zu 99 % der gefährlichen Chemikalien aus dem Abwasser entfernen kann, einen bemerkenswerten Fortschritt bei der Bekämpfung der Wasserverschmutzungskrise im Punjab erzielt. Diese Technologie ist besonders wichtig angesichts der anhaltenden Verschmutzung des Sutlej-Flusses durch die tägliche Einleitung von 764 Millionen Litern unbehandelter industrieller und häuslicher Abwässer, insbesondere aus Gebieten wie dem stark kontaminierten Buddha Nullah in Ludhiana.
Das hochmoderne System konzentriert sich auf den Abbau hochgiftiger Industriefarbstoffe wie Kongorot und Methylenblau, die in der Textil- und Pharmabranche weit verbreitet sind. Diese Farbstoffe verursachen nicht nur Wasserverfärbungen, sondern bergen auch ernsthafte Gesundheitsrisiken wie Haut- und Atemwegserkrankungen. Kern der Innovation ist ein biologisch abbaubares, 3D-gedrucktes Gerüst aus Polymilchsäure (PLA), das mit Wismutferrit (BiFeO₃), einem solaraktivierten Katalysator, beschichtet ist. Dieses Design ermöglicht die Piezo-Photokatalyse – einen Prozess, bei dem Sonnenenergie und leichte Vibrationen zur Aktivierung des Katalysators kombiniert werden, wodurch ein effizienter Farbstoffabbau auch bei wechselnden Wetterbedingungen ermöglicht wird.
Labortests des Systems zeigten eine Abscheideleistung von 98.9 % für Kongorot und 74.3 % für Methylenblau. Damit übertrifft es viele herkömmliche, oft energieintensive und kostspielige Abwasserbehandlungsmethoden wie elektrochemische oder ozonbasierte Verfahren. Die niedrigen Kosten, die Umweltfreundlichkeit, die Wiederverwendbarkeit und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen machen die Filteranlage zu einer nachhaltigen Alternative für die industrielle Abwasserbehandlung.
Feldversuche mit Abwasserproben aus einem industriellen Abwasserkanal in Jaipur, einem Gebiet, in das die Abwässer von über 100 Fabriken einfließen, lieferten vielversprechende Ergebnisse. Das Team verbesserte die Leistung des Systems zusätzlich durch die Integration künstlicher neuronaler Netze (KNN). Dieses maschinelle Lernmodell kann das Systemverhalten über verschiedene Umwelt- und Schadstoffvariablen hinweg präzise vorhersagen und erreicht dabei eine Vorhersagegenauigkeit von rund 99 %.
Neben technologischen Innovationen arbeitet das Team des INST mit Experten der Universität Chandigarh zusammen, um die langfristige Nachhaltigkeit des Systems zu verbessern. Das Department of Science and Technology (DST) finanziert dieses Projekt, das in der renommierten Fachzeitschrift Nano Energy veröffentlicht wurde. Die Forscher gehen davon aus, dass die skalierbare Anwendung dieser Technologie insbesondere ländlichen und stadtnahen Gebieten zugutekommen und die toxische Belastung von Gewässern deutlich reduzieren wird.
Sollten die Behörden des Punjab dieses Filtersystem einführen, könnte das aufbereitete Wasser sicher in den Sutlej eingeleitet werden. Dies wäre ein wichtiger Schritt zur Sanierung von Buddha Nullah und zur Bewältigung der allgemeinen Wasserverschmutzungskrise im Bundesstaat. Diese Innovation birgt somit das Potenzial, das Abwassermanagement in Regionen mit industrieller Verschmutzung zu revolutionieren und bietet eine kostengünstige, anpassungsfähige und umweltfreundliche Lösung.
