Wohin mit Nanopartikelabfällen aus Farben und Lacken?
Nanopartikel in Größenordnungen von weniger als 100 Nanometern verfügen über eine breite Palette von Anwendungen, aber die Auswirkungen auf Umwelt und Lebewesen sind bislang noch nicht umfassend beschrieben worden. Sorgen bereiten zudem die Auswirkungen von Nanopartikeln, die eingeatmet werden können, auf die Gesundheit. Zudem gibt es Befürchtungen, dass die Abgabe von Nanopartikeln in die Flüsse für die dort lebenden Spezies giftig sein könnte. Das derzeit einzige wirksame Mittel zur Entfernung von Nanopartikeln aus industriellen Abwässern sind energieintensive Verfahren wie die Umkehrosmose. Dabei handelt es sich um eine Wasseraufbereitungstechnologie auf Grundlage des Einsatzes einer halbdurchlässigen Membran. Mittels der EU-Gelder des Projekts NANOFLOC (Electro-agglomeration and separation of engineered nanoparticles from process and waste water in the coating industry to minimise health and environmental risks) haben Forscher nun neue Technologien entwickelt, um Nanopartikel wirksam und kostengünstig zu entfernen. Neu an dem System ist eine Kombination zweier Verfahren. Einerseits werden geladene Nanopartikel in Lösungen durch Anlegen elektrischer Felder agglomeriert und andererseits werden Nanosuspensionen mit Hilfe von elektrochemisch erzeugten Hydroxidflocken stabilisiert. Flocken mit Nanopartikeln werden dann aus den Abwässern abgeschieden. Unter den Vorteilen des Elektrokoagulationsverfahrens gegenüber der konventionellen Dosierung von Koaguliermitteln ist die Einfachheit der erforderlichen Ausrüstung hervorzuheben. Überdies kann die Menge der dosierten Koaguliermittel ohne Zugabe von Chemikalien auf einfache Weise durch Veränderung des angelegten elektrischen Stroms gesteuert werden. Man konzipierte und baute eine Pilotanlage zur elektrochemisch induzierten Koagulation und Trennung dieser Agglomerate inklusive einer Reaktionskammer und einer intelligenten Prozesssteuerungseinheit. Zwecks Bewertung der Bauformen haben die Forscher verschiedene Nanopartikel untersucht und zwei für die Versuche ausgewählt: Titanoxid und Aluminiumflocken. Tests an synthetischen Abwässern, welche die ausgewählten Nanopartikel enthielten, fielen vielversprechend aus und zeigten eine durch die Behandlung erfolgte Reduzierung der Nanopartikelkonzentration von 98 %. Es wurde überdies ein mathematisches Modell des Agglomerations- und Trennprozesses entwickelt, das die Resultate bestätigte. Die Beschichtungs- und Farbstoffindustrie, die reichlich von Nanopartikeln Gebrauch machen, profitieren in erheblichem Maße von einer derart kostengünstigen und umweltfreundlichen Technologie. Mit der Vermeidung von Umweltverschmutzung wird die NANOFLOC-Technologie die Weiterentwicklung innovativer und sicherer Produkte auf Nanobasis fördern.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, Farben und Beschichtungen, Farben und Lacke, industrielle Abwässer, Auswirkungen auf die Gesundheit, NANOFLOC, elektrochemisch eingeleitete Koagulation, Titanoxid
