Forscher der RMIT University haben ein wiederverwendbares magnetisches Material entwickelt, das innerhalb von etwa einer Stunde über 95 Prozent der Mikro- und Nanoplastikpartikel aus Abwasser entfernt. Das Material bindet zudem eine Reihe weiterer Schadstoffe, darunter per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen, Schwermetalle und Arzneimittel. Die im Fachjournal „Chemical Engineering Journal“ veröffentlichte Studie baut auf Arbeiten auf, über die das Team erstmals im Jahr 2022 berichtete.
Das Ausmaß des Mikroplastikproblems ist hinlänglich bekannt. Plastikpartikel finden sich mittlerweile weltweit im Trinkwasser, in der Nahrungskette und im menschlichen Blutkreislauf. Nanoplastik, das kleiner als ein Mikrometer ist, erweist sich als besonders schwer zu bekämpfen. Bislang existiert kein etabliertes Verfahren zur großflächigen Entfernung von Partikeln dieser Größenordnung.
Was das Material bewirkt
Das Adsorptionsmittel entfernte in Labortests Partikel bis zu einer Größe von 30 Nanometern. Dies ist ein Größenbereich, den herkömmliche Filtrationssysteme größtenteils nicht bewältigen können. Rund 80 Prozent der Schadstoffe wurden innerhalb der ersten 15 Minuten der Behandlung entfernt. Diese Geschwindigkeit ist wichtig, da die meisten kommunalen Kläranlagen mit engen Zeitzyklen arbeiten.
Das Material zeigte Wirksamkeit gegenüber verschiedenen gängigen Kunststoffarten, darunter Polyethylen, Polypropylen und Polyester. Es blieb sowohl in Süß- als auch in Salzwasser wirksam. Neben Kunststoffen erzielten die Forscher auch hohe Entfernungsraten für Quecksilber, Chrom, Kupfer, synthetische Farbstoffe und Ibuprofen.
Professor Nicky Eshtiaghi von der RMIT bezeichnete das Auffangen von Nanoplastik als einen entscheidenden Fortschritt. „Es gibt noch immer keine etablierte Lösung für deren großtechnische Entfernung“, sagte sie. Erstautor Dr. Muhammad Haris erklärte, das Material sei speziell für die schnelle Entfernung von Mikro- und Nanoplastik entwickelt worden.
Industrielle Prüfung und magnetische Rückgewinnung
Das Team testete die Technologie in industriellem Wäschereiabwasser, einer bedeutenden Quelle synthetischer Faserverschmutzung. Das Material entfernte über 88 Prozent der Polyester-Mikrofasern und Farbstoffe, trotz des Vorhandenseins von Tensiden und organischen Stoffen im Wasser. Dies ist ein bemerkenswertes Ergebnis. Wäschereiabwasser ist chemisch komplex, und viele Aufbereitungsverfahren verlieren unter diesen Bedingungen an Wirksamkeit.
Ein gemeinsam mit One Eye Industries in Kanada entwickeltes Prototypensystem demonstrierte, dass das Adsorptionsmittel magnetisch vom Wasser getrennt und nach jeder Anwendung schnell zurückgewonnen werden kann. Die magnetische Rückgewinnung beseitigt ein zentrales Hindernis für die kommerzielle Anwendung. Kann ein Material nicht effizient zurückgewonnen und wiederverwendet werden, sind die Betriebskosten im großen Maßstab prohibitiv.
Der Produktionsprozess wurde ebenfalls deutlich verbessert. Das Team stellt das Material nun bei Raumtemperatur und mit weniger teuren Ausgangsmaterialien her. Laut den Forschern sind die Produktionskosten im Vergleich zu früheren Versionen um etwa 75 Prozent niedriger. Das Material ist mehrfach wiederverwendbar.
Kommerzielle Wege und regulatorischer Kontext
RMIT hat erste Gespräche mit Fire and Test Australasia aufgenommen, einem indigenen Unternehmen mit Sitz in Geelong, Victoria. Die Partnerschaft zielt auf die Behandlung von Regen- und Abwasser ab, einschließlich Anwendungen im kommunalen Maßstab. Die Forscher arbeiten außerdem mit der Star Water Group zusammen, zu deren Kunden auch Betreiber auf dem US-amerikanischen Markt gehören.
Diese Fokussierung auf die USA ist durchaus nachvollziehbar. Amerikanische Regulierungsbehörden haben in den letzten Jahren die Standards für Mikroplastik und PFAS verschärft. Die Nachfrage nach fortschrittlichen Behandlungsmethoden steigt bei kommunalen und industriellen Betreibern, die unter Druck stehen, die neuen Grenzwerte einzuhalten. Die Kombination aus hoher Abscheideleistung und kostengünstiger magnetischer Rückgewinnung macht diesen Ansatz in diesem Umfeld wirtschaftlich vielversprechend.
Die Technologie birgt auch Potenzial für dezentrale Systeme. Vielen Regionen fehlt der Zugang zu großflächiger Aufbereitungsinfrastruktur. Ein Material, das schnell wirkt, rückstandsfrei entfällt und kostengünstig hergestellt werden kann, könnte kleineren Gemeinden und abgelegenen Gebieten dienen, wo herkömmliche Anlagen unpraktisch sind.
Wo steht das?
Die bisher veröffentlichten Ergebnisse stammen aus Labor- und Prototypentests. Der Übergang von der Laborleistung zum großflächigen Einsatz in kommunalen oder industriellen Anlagen bringt andere technische und regulatorische Herausforderungen mit sich. Die Forscher haben bestätigt, dass kommerzielle Partner diese Fragen derzeit prüfen.
Plastikverschmutzung und persistente chemische Kontaminationen überschneiden sich zunehmend und rücken in den Fokus von Regulierungsbehörden und Investoren. Energieversorger, Textilhersteller und industrielle Wassernutzer stehen unter wachsendem Druck, glaubwürdige Behandlungsstrategien nachzuweisen. Ein Material, das Mikroplastik, Nanoplastik, Schwermetalle und PFAS gleichzeitig und innerhalb von für Anwender realisierbaren Behandlungszeiten entfernt, wäre branchenübergreifend einsetzbar, sofern die Ergebnisse im Feldversuch den Labordaten entsprechen.
