99 Prozent Reduktion: Neues Verfahren reinigt Quecksilber-belastetes Wasser

Die Rückgewinnung von Quecksilber aus belastetem Wasser ist aufgrund der hohen Toxizität eine ökologische Notwendigkeit. Forscher der schwedischen Chalmers-Universität für Technologie haben dafür ein völlig neues Verfahren entwickelt, das eine effektive Alternative zu traditionellen Dekontaminations-Techniken bieten soll.

„Unsere neue Methode ermöglicht, den Quecksilber-Gehalt in der Flüssigkeit um über 99 Prozent zu reduzieren. Das ergibt Wasser, das innerhalb der Grenzwerte für sicheren menschlichen Konsum liegt“, sagt Forschungsleiter Björn Wickman. Er und Cristian Tunsu haben sich während der letzten beiden Jahre mit elektrochemischen Prozessen zur Wasserreinigung befasst. Bei ihrer Methode werden die Schwermetall-Ionen der Flüssigkeit durch Legierung mit einem anderen Metall entzogen.

Das neue Verfahren benötigt eine Metallplatte aus Platin als Elektrode; durch den elektrochemischen Prozess bindet sie die spezifischen Schwermetalle. Deren gelöste Ionen bilden eine feste PtHg4-Legierung; durch Anlagerung wächst der 100 Nanometer dünne Platinfilm auf eine PtHg4-Dicke von 750 Nanometern. Die Rückgewinnungsrate ist nach Angaben der Forscher mit über 88 Gramm Quecksilber pro Kubikzentimeter sehr hoch; außerdem kann die Elektrode nach Gebrauch sehr leicht wiederhergestellt werden.

Jedes Platin-Atom kann sich mit vier Quecksilber-Atomen verbinden

Eine Stärke der neuen Reinigungsmethode liegt darin, dass die Elektrode über eine hohe Kapazität verfügt: Jedes Platin-Atom kann sich mit vier Quecksilber-Atomen verbinden. Außerdem lagern sich die Schwermetall-Ionen nicht nur an der Oberfläche ab, sondern dringen tiefer ins Material ein und schaffen dicke Schichten. Daher kann die Elektrode lange benutzt und nach Gebrauch kontrolliert entleert werden; die Elektrode lässt sich recyceln, das Quecksilber sicher entsorgen. Zusätzlich ist das Verfahren sehr energieeffizient. Da die resultierende Metall-Legierung sehr stabil ist, besteht keine Gefahr, dass das Quecksilber wieder ins Wasser gelangt.

„Ein anderer großer Vorteil unserer Technik besteht in ihrer hohen Selektivität. Obwohl im Wasser viele unterschiedliche Arten von Substanzen vorkommen können, wird nur das Quecksilber entzogen. Folglich verschwendet die Elektrode keine Kapazität, um unnötigerweise harmlose Substanzen aus dem Wasser zu entfernen“, betont Björn Wickman. Und fügt mit Blick auf die Zukunft des bereits preisgekrönten Verfahrens hinzu: „Heutzutage stellt es eine besondere Herausforderung dar, niedrige, aber schädliche Mengen von Quecksilber großen Wassermengen zu entziehen. Die Industrie braucht bessere Methode, um das Risiko zu vermindern, dass Quecksilber in die Umwelt austritt.“

Die Forscher arbeiten an einem Prototyp, um das Verfahren, das zum Patent angemeldet werden soll, außerhalb des Labors unter Praxisbedingungen zu testen.

Weitere Informationen sind unter www.nature.com/articles/s41467-018-07300-z erhältlich.

Abb.: Björn Wickman and Adam Arvidsson/Chalmers University of Technology

(EU-Recycling 01/2019, Seite 35)

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