Mit Licht zu einer grüneren Umwelt
Frisches Wasser ist ein kostbares Gut, das sorgfältig verwaltet werden muss, insbesondere in ländlichen Gebieten von Entwicklungsländern, deren Abwasserbehandlungsoptionen begrenzt sind. In der Land- und Fischindustrie, entfernen beispielsweise Standardfiltration und mikrobielle Abwasserbehandlungen nicht alle organischen Stoffe aus recyceltem Wasser. Das von der EU finanzierte Projekt PCATDES (Photocatalytic materials for the destruction of recalcitrant organic industrial waste) hatte die Aufgabe, Sonnenlicht zur Entfernung organischer Schadstoffe aus Abwässern einzusetzen. Die Forscher verfolgten das Ziel, in der letzten Stufe der Wasseraufbereitung Reststoffe aus Ölpressen und chemische Stoffe aus der Fisch- und Garnelenzucht zu entfernen. Die Strahlungsenergie des ultravioletten Lichts wird oftmals zur Wasserreinigung verwendet, da mit der Erzeugung schädigender freier Radikale Krankheitserreger zerstört werden. Dieses Reinigungsverfahren kann mithilfe eines Photokatalysators verstärkt werden, einem lichtaktivierten Material, das Licht absorbiert und die erhöhte Energie an andere Moleküle weitergibt. Ein häufig eingesetzter Photokatalysator ist Titandioxid, das bei Aktivierung durch Licht mit Wasser reagiert und Hydroxylradikale bildet, die organische Moleküle aufbrechen. Um die Energie aus der photokatalytischen Reaktion zu erhöhen, verwendet PCATDES kommerziell erhältliche lichtemittierende Dioden (LED), die im energiereichen violett-blauen Bereich des Spektrums arbeiten. Nach Bewertung der Aktivität und Stabilität der verbesserten Photokatalysatoren entwickelten die Forscher genormte per LED beleuchtete Photoreaktoren. Das Team erarbeitete im Folgenden den endgültigen Prototyp des Reaktors von 50 cm Größe mit einem Reaktorinnendurchmesser von 5 cm. Als nächstes skalierten die Wissenschaftler den Prototypreaktor auf und erprobten ihn, wobei sie sich auf die Palmöl-, Fisch- und Meeresfrüchteindustrie konzentrierten. PCATDES stellte anschließend Tests zur Betriebszeit des Reaktors in der Industrie an und man fand heraus, dass eine verlängerte Behandlung der Stichproben die Wirksamkeit der Behandlung nicht stark beeinflusste. Diese Resultate werden einen kostenwirksamen, energiesparenden, automatisierten und tragbaren photokatalytischen Reaktor zur Abwasserbehandlung in entlegenen Gebieten liefern. Neben der Gewinnung neuer Erkenntnisse über photokatalytische Materialien werden die Ergebnisse den Zugang der Weltbevölkerung zu sauberem und sicherem Trinkwasser verbessern.
Schlüsselbegriffe
Photoreaktoren, Abwasserbehandlung, PCATDES, organische Schadstoffe, Wasserreinigung, Photokatalysator
