Empa entwickelt Methode gegen winzigste Trinkwasser-Verunreinigung

3,4 Millionen Menschen weltweit sterben jedes Jahr an Krankheiten, die mit dem Wasser übertragen werden. Viren, die 100- bis 1000-mal kleiner sind als beispielsweise Salmonellen oder Typhus-Erreger, sind am schwierigsten herauszufiltern. Die Empa weiss, wies geht.

Das Keramikgranulat aus Aluminiumoxid wurde mit einer Nanometer-feinen Schicht aus Kupferoxid überzogen, wie hier in 5000-facher Vergrösserung zu erkennen (Elektronenmikroskopie, nachkoloriert). (Bild Sena Yüzbasi/Empa

Die Verfügbarkeit von sauberem Wasser für alle Menschen steht seit 2015 auf der Globalen Nachhaltigkeitsagenda der Vereinten Nationen. Forscherteams der Empa gemeinsam mit dem Wasserforschungsinstitut Eawag haben das zum Anlass genommen, neue Materialien und Technologien zu finden, um Trinkwasser von kleinsten Krankheitserregern zu befreien.

Keime wie das knapp 70 Nanometer kleine Rotavirus etwa, gehen jedem bekannten Filterverfahren durch die Lappen. Gemäss Weltgesundheitsorganisation WHO starben 2016 weltweit 130‘000 Kinder an einer Rotavirus-Infektion, meist in strukturschwachen Ländern. Ähnlich schwer aus dem Wasser zu kriegen sind die Erreger von Hepatitis und Kinderlähmung.

Für die Bekämpfung solcher Kleinsterreger machen sich die Forschenden eine besondere Eigenschaft dieser Keime zunutze: die in vielen Fällen negative elektrische Ladung der Viruspartikel. Basierend auf dieser Idee, begannen die Forschenden geeignete Materialien zu entwickeln, die eine Adsorption der negativ geladenen Virusoberflächen erlaubt.

Geballte Ladung gegen Winzigkeime

Empa-Forscher Thomas Graule vom «High Performance Ceramics»-Labor in Dübendorf arbeitet mit einem internationalen Team an Keramikgranulat aus Aluminiumoxid, dessen feine Körnchen mit Nanometer-dünnen Schichten von Kupferoxid überzogen werden.

«Die stark poröse Kupferschicht bildet mit der Keramik einen Verbundwerkstoff mit einer positiv geladenen und immens grossen spezifischen Oberfläche», lässt sich Graule in einer Mitteilung vom Donnerstag zitieren. Auch winzige mehrlagige Kohlenstoffnanoröhrchen konnten die Forschenden mit Kupferoxid beschichten und so eine Viruselimination ermöglichen.

Preisgünstig und nachhaltig

Da vor allem die Entwicklungsländer von hohen Fallzahlen an Rotavirus- und ähnlichen im Wasser übertragenen Erkrankungen betroffen sind, muss das Verfahren kostengünstig sein. Die Forschenden streben deshalb einen geschlossenen Materialkreislauf an, in dem die Materialien nach Gebrauch wieder zurückgewonnen werden können.

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