Neue Biofiltertechnik reduziert die Toxizität von Schadstoffen im Abwasser
Die elektroaktive Biofiltertechnologie reduziert die Toxizität von Schadstoffen im Abwasser erheblich und verändert damit die Zukunft der Abwasserreinigung.
Forscher der Universität Alcalá (Madrid, Spanien) untersuchten die Behandlung von chiralen Verunreinigungen in Abwässern mit einem überfluteten elektroaktiven Biofilter (BioeF) und einem herkömmlichen Kies-Biofilter. Der BioeF übertraf den herkömmlichen Filter und filterte 80 % der Arzneimittel und 50-75 % der Herbizide.
Chiralität Schlüsselteil Molekülstruktur
Die Chiralität ist ein wichtiger Aspekt der Molekülstruktur in der Chemie, denn sie verleiht biologischen Molekülen ein spezifisches Reaktivitätsprofil und bestimmt, wie sie mit anderen Molekülen interagieren. Chirale Moleküle haben so etwas wie eine "Händigkeit", d. h. die Struktur des Moleküls unterscheidet sich von seinem Spiegelbild und kann nicht überlagert werden, so wie die linke und die rechte Hand. Chiralität ist ein Schlüsselbegriff der Stereoisomerie (räumliche Isomerie), bei der Moleküle die gleiche strukturelle Zusammensetzung von Atomen aufweisen, sich aber in der Art und Weise unterscheiden, wie sie im Raum angeordnet sind.
Der BioeF ist in der Lage, die Toxizität neu auftretender Schadstoffe zu verringern, indem er ihre Chiralität und ihre biologische Abbaubarkeit verändert. Dies wiederum reduzierte die Toxizität für Wasserorganismen, und zwar um das Vierfache im Vergleich zur herkömmlichen Filtertechnologie.
Neu auftretende Schadstoffe
Zu den Schadstoffen, die Anlass zu Besorgnis geben, gehören Industriechemikalien und Schwermetalle (wie Blei, Kupfer, Zink, Eisen), landwirtschaftliche Herbizide, Pestizide, Düngemittel, Arzneimittel, Körperpflegeprodukte und Kunststoffe. Solche Schadstoffe finden sich überall, im Boden, im Grundwasser, im Meer, im Abwasser und im Trinkwasser.
Einer unvollständigen Liste der US-Umweltschutzbehörde (EPA) zufolge zirkulieren mehr als 80.000 Chemikalien in der Umwelt, und mehr als 1.000 dieser Stoffe sind chemische Stoffe.
Diese Schadstoffe schaden der Tierwelt und auch dem Menschen durch verschiedene Mechanismen wie die Bioakkumulation. Die Bioakkumulation ergibt sich aus der Konzentration schädlicher Chemikalien auf dem Weg nach oben in der Nahrungskette. Ein starkes Beispiel ist die Bioakkumulation des Insektizids DDT in Raubvögeln.
Fortschrittliche Abwasserbehandlung
Diese Studie stellt einen Fortschritt in der Abwasserbehandlung dar, indem sie den BioeF-Filter als langfristige umweltfreundliche Lösung für die Wasserverschmutzung anbietet. Der Filter reduziert gefährliche Schadstoffe, indem er ihre chemische Form durch mikrobielle elektrochemische Reaktionen, die keinen zusätzlichen Sauerstoff benötigen, verändert. Dr. Karina Boltes, die leitende Forscherin, unterstreicht das Potenzial für eine weltweite Verbesserung der Wassersysteme und den Schutz der Umwelt.
Dieser vom spanischen Wissenschaftsministerium geförderte Durchbruch hat das Potenzial, die Abwasserbehandlung völlig zu verändern. Künftige Studien konzentrieren sich auf die Skalierung für den industriellen Einsatz und die Untersuchung der besonderen chemischen Reinigungsfähigkeiten.
Quellenhinweis:
Enhanced removal of chiral emerging contaminants by an electroactive biofilter. Environmental Science and Ecotechnology. January. 2025. Pun, Á.; Valimaña-Traverso, J.; García, MA.; Marina, ML.; Esteve-Núñez, A.; Boltes, K., et al.