Bereits mit einem einzigen Durchgang durch den neuen Filter liessen sich Schwermetallionen fast vollständig entfernen, schrieb die ETH Zürich am Montag in einer Mitteilung. Auch Blei, Quecksilber, Gold und Palladium, aber auch radioaktive Stoffe wie Uran und Phosphor-32 halte die Membran effizient zurück.
Sie besteht zu zwei Prozent aus Molkeproteinfasern und 98 Prozent Aktivkohle. Die zahlreichen Bindungsstellen der Proteinfasern halten eine Vielzahl giftiger Substanzen wie Metallionen zurück. Auch die Aktivkohle bindet an ihrer Oberfläche grosse Mengen an Giftstoffen.
«Dieses Projekt könnte etwas vom Wichtigsten sein, was ich bisher in meinem Leben gemacht habe», sagte Raffaele Mezzenga laut der Mitteilung. Der ETH-Professor für Lebensmittel und weiche Materialien entwickelte den Filter gemeinsam mit seinem Mitarbeiter Sreenath Bolisetty. Sie stellen die Membran im Fachjournal «Nature Nanotechnology» vor.
Quecksilberchlorid, Blei-Salze und Gold-Cyanid-Verbindungen lassen sich zu nahezu 100 Prozent entfernen, wie Tests der Filtermembran zeigten. Gold-Cyanid fällt beispielsweise bei der Herstellung von Leiterbahnen auf Platinen an.
Mit der neuen Membran liesse sich auch das Gold aus Abwässern der Elektronikindustrie herausfiltern und zurückgewinnen. Da die Proteinfaser der Membran mechanische Stabilität verleihe, lassen sich die gefangenen Metallionen bei hohen Temperaturen in metallische Nanopartikel umwandeln, schreibt die ETH.
Auch über mehrere Durchläufe blieb die Filterkapazität in den Tests relativ hoch. Ihre Effizient liesse sich aber beliebig steigern, indem man den Anteil der Proteinfaser an der Membran erhöhe, erklärte Mezzenga.
Für die Filtration muss man Wasser mittels eines Vakuums durch die Membran saugen. Aber auch eine Handpumpe erzeuge ein ausreichendes Vakuum. «Dadurch kann das Filtersystem auch ohne Strom betrieben werden», so der Forscher. Es könnte also auch in entlegenen Gegenden zur Trinkwasserreinigung eingesetzt werden.
Beispiele wie das Bergwerksunglück in Brasilien im vergangenen November zeigen auf, wie wichtig effiziente Filtermethoden für die Wasserreinigung sind. Der giftige Schlamm einer Eisenerzmine ergoss sich nach zwei Dammbrüchen in den Rio Doce und verseuchte ihn auf rund 800 Kilometern. Ein Desaster für die Trinkwasserversorgung der lokalen Bevölkerung und die Tierwelt.
In solchen Fällen stossen bisherige Filtermethoden an ihre Grenzen. Sie seien entweder zu spezifisch auf bestimmte Stoffe zugeschnitten oder ihre Filterkapazität sei zu klein, schreibt die ETH weiter. Die neue Filtermembran schaffe hierbei Abhilfe. Zudem sei sie einfach und kostengünstig herzustellen und beliebig skalierbar. Die Forscher sind guter Hoffnung, dass das System bald den Weg auf den Markt finden wird.