Papayasamen als Schwermetallfilter

Deutsche Wissenschaftler haben ein neuartiges Material aus Papayasamen und einem Tonmineral entwickelt, das aus verunreinigtem Trinkwasser Schwermetalle herausfiltern kann.

Wasser bedeckt rund 70 Prozent der Erdoberfläche, aber weniger als 1 Prozent kann als Süßwasser von uns Menschen genutzt werden. Ein Großteil der weltweiten Süßwasservorkommen befindet sich als Eismasse in den Gletschern dieser Erde. Sauberes Trinkwasser ist daher ein kostbares Gut. Verunreinigtes Wasser ist vor allem in Entwicklungsländern ein ernstes Problem. Hier sind 70 Prozent aller Krankheiten auf Wasserverschmutzungen zurückzuführen.

Gesundheitsschädliche Schwermetalle im Trinkwasser

Neben Pathogenen wie Bakterien und Viren, gibt es auch vom Menschen gemachte Schadstoffe, die das Trinkwasser verschmutzen: Viele industrielle Prozesse setzten Schwermetallionen frei. Darunter der Bergbau, z.B. die Stahlindustrie, oder die Autoindustrie. Sie produzieren schädigende Nebenprodukte wie Nickel, Cadmium oder Blei. Die dabei entstandenen und verunreinigten Abwässer belasten Flüsse und Seen mit diesen Schwermetallen.

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Nickel ist möglicherweise ein essentielles Spurenelement, das der menschliche Körper in geringen Konzentrationen zum Überleben brauchen könnte und erst ab einer Überschreitung dieser Menge  giftig ist. Dagegen werden Cadmium und Blei vom Körper nicht benötigt und sind schon in den kleinsten Konzentrationen gefährlich. Schwermetalle lagern sich in den Organen wie den Nieren an und können unsere Gesundheit gefährden. Cadmium kann beispielsweise neben Symptomen wie Durchfall und Erbrechen auch die Nieren und Knochen schädigen.

Daher ist es ein großes Ziel, diese schädigenden Schwermetalle aus dem Wasser zu entfernen. Allerdings sind die bereits bestehenden Technologien für die Wasserreinigung (z.B. Ionenaustausch) für Entwicklungsländer viel zu teuer und werden daher nicht genutzt. Gerade hier ist aber der Bedarf an Reinigungsverfahren besonders hoch.

Wasserreinigung durch Papayasamen und Ton

Deutsche Wissenschaftler der Universität Potsdam und des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben nun ein neuartiges Kompositmaterial entwickelt, das eine einfache und kostengünstige Trinkwasserreinigung ermöglichen könnte. Es besteht aus einem Tonmineral (Kaolinit) und Papayasamen, die zuvor einer Wärmebehandlung unterzogen wurden. Das Hybridmateriel besitzt eine hohe Affinität zu den beiden Schwermetallen Nickel und Cadmium, d.h. es absorbiert die Schwermetalle.

Dem Forscherteam um Prof. Dr. Andreas Taubert, Professor für Supramolekulare Chemie und Anorganische Hybridmaterialien an der Universität Potsdam, gelang es mit Hilfe dieses Materials die Cadmium, Nickel und Blei-Konzentration in wässrigen Lösungen zu reduzierten. Im Experiment  konnten innerhalb von 40 Minuten unter Einsatz von 2g des Materials die Schwermetall-Konzentrationen von je 10 Milligramm pro Liter auf ≤ 4 Mikrogramm pro Liter (µg/L) (Cadmium), ≤ 7 µg/L (Nickel) und ≤ 20 µg/L (Blei) gesenkt werden. Im Falle von Nickel und Cadmium konnten die Werte damit unter die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) festgelegten Grenzwerte gesenkt werden. 

Neben der einfachen und schnellen Reinigung des Wassers ist die gute Verfügbarkeit der benötigten Rohstoffe ein weiterer Vorteil des Materials, Papayas (Carica papaya) und Ton sind quasi unendlich verfügbar und lassen sich zudem recyceln.