Wasser von Selen befreien
Ein EU-finanziertes Projekt fand heraus, dass mit Selen verschmutztes Wasser durch Verfeinerung einer bereits verwendeten Technologie wirkungsvoll gereinigt werden kann. Eine von Forschern aus der Schweiz und den Niederlanden im Journal of Environmental Quality veröffentlichte Studie zeigte, dass normalerweise zur Behandlung von industriellem Abwasser verwendete Technologie so anpassbar ist, dass elementares Selen aus verschmutztem Wasser entfernt werden kann. Diese Technologie könnte auch auf die Behandlung von verschmutztem Haushaltswasser übertragen werden. Selen ist ein wichtiges Spurenelement. Gibt es davon zu wenig in der Nahrung, können Gesundheitsprobleme auftreten. Wird es allerdings in übermäßigen Mengen verzehrt, führt es zu Magen-Darm-Störungen, weißen Flecken und Streifen an den Nägeln, Müdigkeit, neurologischen Schäden und in Extremfällen zu Leberzirrhose und Tod. Selen kommt in der Natur in Böden und Phosphatdüngern, am häufigsten in einer löslichen Form mit der Bezeichnung Selenat vor. Lösliche Formen von Selen stellen ein Problem dar, da sie sich im Körpergewebe kleiner Organismen ansammeln können. Sie sickern aus Einleitungen der Landwirtschaft in Flüsse und steigen in der Nahrungskette auf. Mit zunehmender Konzentration tritt Selenvergiftung auf und verursacht Fortpflanzungsversagen und Geburtsfehler bei Vögeln und anderen Tieren. Selenverschmutzung kann auch die Folge von menschlichen Aktivitäten wie etwa Kohleverbrennung und Sulfidbergbau sein. Sehr hohe Selenkonzentrationen wurden im Grundwasser in Irland, Frankreich und Teilen Osteuropas festgestellt. Die aktuelle Studie beurteilte die Wirksamkeit der Nutzung eines anaeroben Aufström-Schlammbettreaktors (UASB-Reaktors), um Selen aus verschmutztem Wasser zu entfernen. Der UASB-Reaktor ist ein Faulbehälter bzw. eine Maschine, die mit Mikroorganismen gefüllt ist, welche industrielle oder landwirtschaftliche Abfälle abbauen. Im Reaktor hängt ein Körnerschlammbett in einem Tank. Abwasser fließt durch das Bett nach oben, um von anaeroben Mikroorganismen zersetzt zu werden. Die Reaktoren produzieren Methan, das aufgefangen und als Energiequelle genutzt werden kann. Normalerweise erzeugt es die zum Beheizen der Faulbehälter benötigte Elektrizität. Sie sind effektiv und relativ kostengünstig, aber derzeit nicht für die Reinigung von Trinkwasser oder die Behandlung von Haushaltabwasser angepasst. Selen atmende Mikroorganismen werden zur Zeit in den meisten UASB-Reaktoren nicht verwendet, da das Verständnis des Selenkreislaufs nicht sehr verbreitet ist. Ohne Verwendung dieser Mikroorganismen könnte elementares Selen aus dem Wasser entfernt werden, aber es könnte gleichzeitig auch eine hoch giftige Form des Selens entstehen. Dieses alkylierte Selen ist löslich und könnte leicht in die Umwelt gespült werden. Die Herausforderung besteht darin, festes, elementares Selen aus den löslichen Formen, die in Boden und Wasser vorkommen, zu schaffen und es vollständig zu entfernen. Wird das lösliche Selen nicht vollständig umgewandelt, bleibt es im Wasser und wird zurück in die Umwelt gespült. Bei der gegenwärtigen Studie bewies der Reaktor seine Wirksamkeit, festes Selen aus löslichem Selen herzustellen. Dies gelang aber nur, sobald Selen atmende Mikroorganismen verwendet wurden, die Temperatur und pH-Werte konstant gehalten und die Geschwindigkeit des durch das Bett aufsteigenden Wassers sorgfältig geregelt wurden. Schwankt die Temperatur oder der pH-Wert im UASB-Reaktor während des Gärungsvorgangs oder ist der Wasserstrom aufwärts durch den Reaktor zu stark, tritt das von den Selen atmenden Mikroorganismen produzierte elementare Selen in dermaßen kleinen Teilchen auf, dass diese auch aus dem System gespült werden können. Dadurch gelangt Selen wieder in die Umwelt, aber es stellt auch eine vergebene Chance dar. In seiner elementaren Form ist Selen sehr wertvoll. Es wird häufig für die Glasherstellung, chemische Produktion und Pigmente verwendet und ist ein unentbehrliches Material für die Trommeln von Laserdruckern und Kopiergeräten. Außerdem wird es zur Bildung eines schwarzen, glasartigen Materials genutzt, das normalerweise industriell als Glasperlen verkauft wird. Die Rückgewinnung von elementarem Selen aus verschmutztem Wasser wäre wirtschaftlich nützlich, doch die Größe der bei diesem Verfahren produzierten Teilchen muss groß genug sein, um die Feststoffe überhaupt aus dem Reaktor entfernen zu können. Wenn UASB-Reaktoren zur Reinigung von mit Selen verschmutztem Wasser verwendet werden, können Sie nur bei Nutzung der richtigen Bakterien effektiv sein. Soll elementares Selen aus dem Verfahren in verwertbarer Form rückgewonnen werden, muss die Umgebung im Reaktor sehr sorgfältig geregelt werden. Die Forscher fanden heraus, dass die sich aus weniger kontrollierten Bedingungen im Reaktor ergebenden Selen-Nanoteilchen mithilfe eines separaten Verfahrens gewonnen werden können. Dies wäre allerdings teurer, als einfach den UASB-Reaktorbetrieb sorgfältig zu regeln. Die Studie hat insbesondere Bedeutung für die Behandlung von Bewässerungs-, Bergbau- oder sogar Trinkwasser. Die Arbeit wurde durch das Marie-Curie-Exzellenz-TEAM-Stipendium der EU "Novel biogeological engineering processes for heavy metal removal and recovery" (Neue biogeologische Technikverfahren für Schwermetallentfernung und -rückgewinnung) unterstützt.
Länder
Schweiz, Niederlande