Arsenfreies Trinkwasser für argentinische Rinder
Arsen ist eines der giftigsten Elemente, die in der Natur vorkommen. Untersuchungen von argentinischen Grundwasserleitern in Rinderzuchtgebieten zeigen, dass der Arsengehalt ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellt, da Arsen über Milch oder Fleisch in die Nahrungskette gelangen kann. Es besteht deutlicher Bedarf an effektiven, erschwinglichen und nachhaltigen Aufbereitungsverfahren, um die Rinder mit Trinkwasser zu versorgen. Diese verbrauchen täglich rund 70 Liter Wasser und ein mittelgroßer landwirtschaftlicher Betrieb hat im Schnitt einen Viehbestand von 100 bis 120 Tieren. Das heißt, dass eine Wasseraufbereitungsanlage vor Ort Kapazitäten von mindestens 7 000 bis 8 400 Liter Wasser pro Tag haben muss. Finanzielle Zwänge, betriebliche Anforderungen und Probleme mit der Wasserqualität können die Umsetzung vieler der verschiedenen verfügbaren Technologien zur Entfernung von Arsen in kleinen und ländlichen Anlagen erschweren. Daher wird normalerweise ein einfaches Aufbereitungsverfahren auf der Basis von Adsorptions- und Ionenaustauschmedien empfohlen. Die Entsorgung von Adsorptionsmedien und Lösungen zur Regeneration von Ionenaustauschern, die nur einmalig verwendet werden können, sowie die von ihnen erzeugten gefährlichen Abfälle stellen jedoch ein großes Hindernis für die breite Anwendung dieser Technologien dar. Fortgeschrittene nanostrukturierte Materialien Das EU-finanzierte Projekt NANOREMOVAS stellt diesen Herausforderungen ein Netzwerk von Wissenschafts- und Industriepartnern aus Europa und Argentinien entgegen. Mit Unterstützung durch das Marie-Curie-Programm „entwickelte und implementierte das Konsortium eine Pilotanlage zur dezentralen Aufbereitung von arsenverseuchtem Wasser. Dabei wurde ein multidisziplinärer Ansatz zur Lösung komplexer technischer, ökologischer, sozialer, wirtschaftlicher sowie gesundheitlicher und umweltbezogener Probleme verfolgt“, so Projektkoordinator Dr. Manuel Valiente. Die Projektpartner nutzten modernste Techniken, um neue Erkenntnisse über die Adsorptionsmechanismen von Arsen an verschiedenen fortgeschrittenen Adsorptionsmaterialien in Bezug auf Thermodynamik, Kinetik und Selektivität zu erlangen. Diese Informationen unterstützten das Design und die Anwendung modernster fortgeschrittener multifunktionaler nanostrukturierter Materialien bei anorganischen Schadstoffen, da sie zur Erforschung neuer Syntheseverfahren und Oberflächenmodifikationen beitragen, die zuvor im Labor getestet wurden. Ein neuer Ansatz Die Mitglieder des Konsortiums nutzten die thermodynamischen Eigenschaften des Adsorptionssystems zur Entwicklung eines neuen Verfahrens für die Desorption von Arsen und die Regeneration von Sorptionsmitteln ohne zusätzliche Reagenzien. „Durch die Feinabstimmung solcher Eigenschaften konnte die erforderliche Selektivität und Regeneration auf das Material und das System angewendet werden. Dieser Ansatz ohne Reagenzien ermöglicht die Rückgewinnung des Adsorptionsmittels, reduziert den Verbrauch chemischer Reagenzien und trägt zu einem kostengünstigen Verfahren bei“, erklärt Dr. Valiente. Die Forscher haben diese Lösungen in eine Pilotanlage integriert und ihre Leistung hinsichtlich der dezentralen Aufbereitung von arsenverseuchtem Wasser unter realen Arbeitsbedingungen vor Ort validiert. „Der Demonstrator folgt den Grundsätzen einer nachhaltigen Wasserbewirtschaftung und -aufbereitung, um Energieneutralität, einen minimalen Chemikalienverbrauch und eine verantwortungsvolle Nutzung zu gewährleisten“, so Dr. Valiente abschließend. NANOREMOVAS kommt Rinderhaltern in Argentinien und Verbrauchern in der EU und auf der ganzen Welt zugute. Darüber hinaus werden die im Rahmen des Projekts entwickelten nanostrukturierten Materialien auf ihre Anwendbarkeit im Bergbau- und Metallurgiesektor sowie in der Pharma- und chemischen Industrie überprüft.
Schlüsselbegriffe
NANOREMOVAS, Wasser, Arsen, Rinder, Adsorption, nanostrukturiert, Regeneration, Ionenaustausch