Membranen entfernen Schadstoffe

Wasser ist die grundlegende Voraussetzung für das Leben auf der Erde. Umso alarmierender ist, dass derzeit weltweit 2,2 Milliarden Menschen keinen regelmäßigen Zugang zu sicherem Trinkwasser haben. „Dadurch sterben noch immer rund 1 000 Kinder pro Tag oder erleiden schwere gesundheitliche Beeinträchtigungen infolge von natürlichen und anthropogenen Verunreinigungen im Wasser“, berichtet Andrea Iris Schäfer. In ihrer Forschung am IAMT treffen Grenzflächenphänomene auf Nanofluidik und werden in neuen Membranmaterialien und verfahrenstechnischen Prozessen umgesetzt. So entwickeln Forschende innovative Membrantechnologien, um Schadstoffe wie Pestizide, industrielle Substanzen, Arzneimittelrückstände, Hormone, aber auch Salze, Ionen oder Bakterien und Viren aus dem Wasser zu entfernen. Solche Verunreinigungen schaden nicht nur den Menschen, sondern auch der Umwelt. So können Hormone, wie sie zur Empfängnisverhütung und in der Landwirtschaft eingesetzt werden, die Verhaltensentwicklung und die Fortpflanzungsfähigkeit von Menschen und Tieren beeinträchtigen, während andere Nierenversagen oder Krebs verursachen können.

Mit ihrem internationalen und interdisziplinären Team arbeitet die Professorin für Wasserverfahrenstechnik an verschiedenen Membranmaterialien, die das Wasser durchströmen lassen, aber Schadstoffe zurückhalten. Je nach Art der Verunreinigung setzt sie Membranen mit verschiedenen Trennmechanismen ein – von der Mikro- über die Ultra- bis hin zur Nanofiltration sowie Elektrodialyse oder ganz innovative reaktive Membranen. „Wichtig ist, dass die Membransysteme energieeffizient arbeiten und dass sie sich einfach betreiben und warten lassen, damit sie überall einsetzbar sind“, erklärt Schäfer. „Die Menschen weltweit mit sauberem Trinkwasser zu versorgen, gehört zu den wichtigsten Herausforderungen der Gegenwart und der Zukunft.“

Für besonders sinnvoll hält es die Ingenieurin, Membrantechnologien mit Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien zu kombinieren. So hat sie sich von der Photovoltaik dazu inspirieren lassen, photokatalytische Membranen zu entwickeln, mit denen sich Steroidhormone energieeffizient aus dem Wasser entfernen lassen. „Damit haben wir quasi einen Katalysator für Wasser.“ Elektrochemische Membranen werden entwickelt, um damit „ewige Chemikalien“ zu entfernen, das heißt Stoffe, die in der Natur nicht oder nur äußerst langsam abbaubar sind. Schäfer kooperiert mit einigen der besten internationalen Forschungsteams und besonders kreativen Unternehmen. Parallel zur Forschung setzt sie sich dafür ein, diese Technologien in größerem Maßstab zu realisieren und Probleme aus der Praxis zu lösen. (or)

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Andrea Iris Schäfer her.

Fotonachweis
Forschungsfoto Photokatalytische Membranfiltrationsanlage: Markus Breig, KIT
Porträt Professorin Andrea Iris Schäfer, IAMT, KIT: Markus Breig, KIT