Materialwissenschaft Mini-Abwasserreinigung aus Blaualgen

Cyanobakterien – im Volksmund Blaualgen genannt – gehören zu den ältesten Lebewesen dieser Erde. Materialforschende der Empa haben die Bakterien nun so beschichtet, dass sie Schadstoffe mittels einer chemischen Reaktion aus Abwasser eliminieren können.

Die Forschenden überzogen rund vier Mikrometer dünne, geschraubte Schnüre von Cyanobakterien zunächst mit einer feinen Hülle aus Nickel. Einer Zwiebelschale gleich folgten darauf zarte Schichten aus Zinkoxid und Zinksulfid-Nanopartikeln.

Diese Zinkverbindungen werden unter Sonnenlicht photokatalytisch aktiv: Sie oxidieren und neutralisieren gewisse Schadstoffe unter Lichteinwirkung. «Mit der photokatalytischen Aktivität der beschichteten Algen sollte ein nachhaltiger, einfacher und günstiger Prozess für die Wasseraufbereitung genutzt werden können», sagte die Empa-Forschende Laetitia Philippe gemäss einer Mitteilung des Instituts vom Donnerstag. So erreichte sie gemeinsam mit ihrem Team das Ziel, Abwasser von persistenten organischen Schadstoffen zu befreien.

Kraftstoffe aus Algenrückständen

Nachdem die Bakterien die Schadstoffe zu leicht abbaubaren Produkten abgebaut haben, bleiben sie als Mini-Kraftwerke übrig. Die magnetische Nickelbeschichtung hilft dabei, die winzigen Algen aus dem Wasser herauszufischen. «Aus der Biomasse können Biokraftstoffe hergestellt werden», erklärte Philippe. So lassen sich die Algenrückstände zu Bioethanol, Biodiesel und Pellets pressen.

Die Gewinnung der Blaualgen ist denkbar einfach: Zum einen kommen sie häufig in Gewässern und an Land vor. Zum anderen lassen sie sich mit Licht, Wasser und Dünger mit rasanter Geschwindigkeit in grossen Mengen züchten. Dabei verbrauchen sie nicht nur Kohlendioxid – durch das Einleiten von zusätzlichem Kohlendioxid in die Blaualgenkultur lässt sich die CO2-Bilanz der Methode noch verbessern.

Laetitia Philippe ist denn auch zuversichtlich, dass sich die im Fachmagazin «Advanced Science» vorgestellte Technologie nicht nur im Labor, sondern künftig auch in grösseren Massstäben bewähren kann.

https://doi.org/10.1002/advs.201902447