In dieser Woche wurden mit einem Festakt in der Hamburger Fischauktionshalle mehrere junge Forscher vom Bundesforschungsministerium (BMBF) für ihre Arbeiten mit dem „Young Researchers‘ Award“ anlässlich der „Future Megacities in Action“-Konferenz ausgezeichnet.

Dieser Preis wird für hervorragende studentische Arbeiten auf dem Gebiet des Umgangs von Megastädten mit dem Klimawandel (Vermeidung, Anpassung) vergeben. Eine der Preisträger(innnen) ist Myriam Laux von der Universität Stuttgart für ihre Arbeit zur Modellierung von Zukunftsszenarien des Wasser- und Abwassersystems mit Hilfe des am ifak entwickelten Simulators „LiWatool“. Die Arbeit ist im Rahmen des deutsch-peruanischen Kooperationsprojektes „LiWa – Lima Water“ entstanden, das vom ifak – Institut für Automation und Kommunikation Magdeburg koordiniert wird. In diesem Projekt werden Hilfsmittel und Methoden für eine nachhaltige Wasser- und Abwasserbewirtschaftung der 8-Millionen-Stadt Lima in Peru, die ein Beispiel für eine Megastadt von morgen darstellt, entwickelt.

Das ifak ist ein gemeinnütziges Institut der angewandten Forschung, welches seit 1992 auf dem Gebiet der Industrieautomation, der industriellen Datenkommunikation sowie der Modellierung und Simulation städtischer Wassersysteme erfolgreich tätig ist.

Weitere Informationen finden Sie unter www.ifak.eu und www.lima-water.de.

ifak – Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg
Werner-Heisenberg-Str. 1
39106 Magdeburg
 

Erste Ergebnisse von Laborversuchen auf AquaConSoil vorgestellt

Barcelona/Leipzig. Mit elektrischen Feldern lassen sich selbst schlecht wasserlösliche Schadstoffe gut aus porösen Materialen, wie etwa Böden, herauslösen. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) nach Laborversuchen mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die entstehen bei der unvollständigen Verbrennung von organischem Material wie Kohle oder Öl und stellen wegen ihrer Giftigkeit ein weltweites Problem dar. Erste Ergebnisse ihrer Laborversuche stellen die Wissenschaftler auf der größten europäischen Konferenz zum Management von Boden-Wasser-Systemen „AquaConSoil 2013″ vor, die vom 16. bis 19. April in Barcelona stattfand.

„In einem elektrischen Feld wandern die positiv geladenen oberflächennahen Ionen zur Kathode und erzeugen so eine Wasserströmung. Diese sogenannte Elektroosmose bewirkt, dass selbst winzige Poren, die mit einem normalen Wasserstrahl nicht gereinigt werden könnten, ausgespült werden“, berichtet Dr. Lukas Y. Wick vom UFZ. Der Umweltmikrobiologe hatte zusammen mit Kollegen in den letzten Jahren den Einfluss von elektrischen Feldern auf Bakterien und deren Schadstoffabbauleistung (Elektro-Bioremediation) untersucht. Dabei konnte kein negativer Einfluss schwacher elektrischer Felder auf die Aktivität und die Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften gefunden werden. Es zeigten sich jedoch positive Auswirkungen auf die Bioverfügbarkeit und den möglichen Abbau von Chemikalien: Die Elektroosmose sorgt nämlich dafür, dass sich Schadstoffe nicht nur schneller, sondern auch porentief, also nur wenige Nanometer oberhalb der Oberfläche von Bodenporen, ablösen und so möglicherweise die biologische Sanierung verschmutzter Ökosysteme beschleunigen. Die bisherigen Versuche wurden in kontrollierten Laborsystemen mit Modellböden durchgeführt. In den nächsten Schritten wollen die Forscher nun in komplexeren Systemen die Interaktionen zwischen Bakterien, Boden und Schadstoffen studieren. Dieses Wissen kann später helfen, die noch bestehenden Einschränkungen bei biologischen Sanierungstechnologien zu überwinden, um kostengünstige und effektive Anwendungen zu entwickeln.
Zur AquaConSoil 2013, der größten europäischen Konferenz zum Management von Boden-Wasser-Systemen, werden vom 16. bis 19. April über 700 Experten aus Forschung, Behörden und Industrie in Barcelona erwartet. Organisiert wird sie vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) zusammen mit dem niederländischen Forschungszentrum Deltares. Die Schirmherren der wissenschaftlichen Tagung sind Prof. Dr. Georg Teutsch, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des UFZ, und Prof. Dr. ir. Huub Rijnaarts, Lehrstuhlinhaber für Umwelttechnologie der Universität Wageningen, Niederlande. Tilo Arnhold

http://www.aquaconsoil.org

Erste Ergebnisse eines Pilotversuchs auf AquaConSoil vorgestellt

Barcelona/Leipzig. Eine Kombination aus Kohlenstoff und Nanoeisen könnte künftig helfen, kontaminiertes Grundwasser besser vor Ort zu reinigen. Das neue Verbundmaterial mit dem Namen Carbo-Iron® enthält Eisenstrukturen in der Größe von wenigen Nanometern, die fest in den Kohlenstoff eingebunden sind. Die Kombination beider Materialen verbindet Reaktivität mit Schadstoffanreicherung. Carbo-Iron® kann zudem breite Reaktionszonen im Grundwasserleiter erzeugen und es kann direkt in die Schadstoffquelle injiziert werden. Erste Ergebnisse eines in-situ-Versuchs werden auf der größten europäischen Konferenz zum Management von Boden-Wasser-Systemen „AquaConSoil 2013″ vorgestellt, die vom 16. bis 19. April in Barcelona stattffand.

Die Feldversuche im Kleinstmaßstab führten die Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Fa. Golder Associates GmbH in den vergangenen Monaten auf einem ehemaligen Militärgelände im niedersächsischen Celle durch, dessen Grundwasser mit dem Schadstoff Perchlorethen (PCE) belastet ist. Perchlorethen ist ein weit verbreitetes organisches Lösungsmittel, das als hartnäckiger Schadstoff häufig im Grundwasser zu finden ist. Wie viele chlorierte Kohlenwasserstoffe ist es krebserzeugend.

Um die neue Sanierungstechnologie zu testen, wurden bei Celle mit Genehmigung der Behörden 20 Kilogramm des neuen Reinigungsverbundstoffes über zwei Bohrungen direkt in das kontaminierte Grundwasser eingebracht und anschließend der Abbau des Schadstoffs ausgewertet. Parallel dazu fanden im Labor Untersuchungen zur Ökotoxizität des eingebrachten Materials statt. Beide Ergebnisse erscheinen aus Sicht der Wissenschaftler vielversprechend: „Wir erhoffen uns von diesem neuen Verbundmaterial eine sehr umweltfreundliche Lösung, um kontaminiertes Grundwasser vor Ort reinigen zu können. Aus unserer Sicht ist Carbo-Iron® die bessere Alternative zum bislang in solchen Fällen oft verwendeten nano-Eisen“, erklärt Dr. Katrin Mackenzie vom UFZ. Denn es enthält nicht nur Eisen, um Schadstoffe reduktiv abzubauen. Der Kohlenstoff sammelt mit seiner riesigen Oberfläche die Schadstoffe wie ein Schwamm ein und stellt sie dem Eisen zur Zerstörung bereit. Außerdem wird Carbo-Iron® im Vergleich zum nano-Eisen aufgrund seiner geringeren Dichte und günstigeren Oberflächenbeschaffenheit besser im Grundwasserleiter transportiert. Diese Beweglichkeit erhöht seine Wirksamkeit.

Sehr positiv verlaufen sind die Tests zur ökologischen Verträglichkeit von Carbo-Iron®, die ebenfalls am UFZ durchgeführt wurden. Sie zeigten keine akute Toxizität. „Wir sehen daher in der Grundwasserreinigung mit Carbo-Iron® eine nanobasierte Technologie, die mit gutem Gewissen in der Umwelt eingesetzt werden kann“, so Katrin Mackenzie.
Die Untersuchungen sind Teil des Forschungsprojektes Fe-NANOSIT, das im Laufe dieses Jahres abgeschlossen wird. Mit Nanopartikel-basierten in-situ-Sanierungstechnologien werden sich die UFZ-Wissenschaftler auch danach weiter befassen. Zusammen mit 28 Partnern untersuchen sie im EU-Großprojekt NANOREM bis 2017 das Potenzial dieser neuen Materialien im größeren Maßstab. Die UFZ-Wissenschaftler arbeiten daran, eisenbasierte Komposite wie Carbo-Iron® zu implementieren und neue in-situ-Oxidationskatalysatoren zu entwickeln. Außerdem erstellen sie ökonomische Verwertungsstrategien und führen Kosten-Nutzen-Analysen durch.

Zur AquaConSoil 2013, der größten europäischen Konferenz zum Management von Boden-Wasser-Systemen, werden vom 16. bis 19. April über 600 Experten aus Forschung, Behörden und Industrie in Barcelona erwartet. Organisiert wird sie vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) zusammen mit dem niederländischen Forschungszentrum Deltares. Die Schirmherren der wissenschaftlichen Tagung sind Prof. Dr. Georg Teutsch, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des UFZ, und Prof. Dr. ir. Huub Rijnaarts, Lehrstuhlinhaber für Umwelttechnologie der Universität Wageningen, Niederlande.

www.aquaconsoil.org

Weitere Informationen
Dr. Katrin Mackenzie
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Telefon: 0341-235-1760
katrin.mackenzie@ufz.de

Know-how aus dem IPF Dresden ermöglicht maßgeschneiderte Flockungsmittel

Wissenschaftlerinnen aus dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) präsentierten auf der Messe WASSER BERLIN INTERNATIONAL vom 23. bis 26. April 2013 neue biobasierte und auf zahlreiche Anwendungen anpassbare Flockungsmittel.

Soßenreste in der Kanalisation, ölhaltige Wässer aus der Autowaschanlage oder Schwermetalle im Trinkwasser – es gibt viele Möglichkeiten, wie Verunreinigungen ins Wasser gelangen. Wie aber bekommt man sie wieder heraus? Gerade wenn diese Substanzen fein verteilt oder gar gelöst im Wasser vorliegen, sind Flockungsmittel die erste Wahl. Zu ihnen gehören auch wasserlösliche Polymere, sogenannte Polyelektrolyte, und hier vor allem solche, die biologisch abbaubar und toxisch unbedenklich sind. Bei diesen Polymeren handelt es sich um langkettige Kohlenwasserstoffe, die Ladungen in der Polymerkette tragen.

Basierend auf umfangreichen Grundlagenuntersuchungen sowie Kooperationen mit Partnern in Forschung und Industrie sind die Wissenschaftler um Frau Dr. Simona Schwarz in der Lage, aus der breiten Palette an verfügbaren Flockungsmitteln das jeweils passende zu finden bzw. zielgerichtet für eine Anwendung z. B. in der Abwasser- und Mineralienaufbereitung, der Schwermetallabtrennung oder bei der Trennung öl- und fetthaltiger Abwässer zu optimieren. Von Interesse sind hier vor allem die molaren Massen und die Art und Menge der Ladungen der Polymere, da diese Größen einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz der Abtrennung unerwünschter Stoffe in Abwässern haben. Hinzu kommen weitere variierbare Eigenschaften, wie wasserabweisendes Verhalten, das sich durch Einbringen zusätzlicher Gruppen in das Polymermolekül einstellen lässt.

Es konnte nachgewiesen werden, dass natürliche Polymere wie Chitosan, Stärken und Pektine bei Trennprozessen eine viel versprechende Alternativen zu synthetischen Polymeren sind. Chitosan ist ein Abkömmling des Chitins, das aus den Panzern von Krustentieren wie Krabben, Käfern u.a. gewonnen wird. Stärken kommen in vielen Pflanzen wie Kartoffeln und Mais vor und Pektine werden aus Früchten, z. B. Äpfeln und Zitronen, gewonnen. Dank ihres natürlichen Ursprungs sind diese Produkte ungiftig, abbaubar und umweltfreundlich. Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist es interessant, dass die Ausgangstoffe für diese Flockungsmittel vielerorts als Abfallprodukte kostengünstig verfügbar sind.

Stärke, die kationisch modifiziert und zusätzlich mit wasserabweisenden funktionellen Gruppen versehen wurde, erlaubt so z. B. die effektive Entfernung von klebenden Bestandteilen aus Kreislaufwässern der Papierindustrie – ein zuvor ungelöstes Problem, das zu schwerwiegenden Störungen des Produktionsprozesses bzw. zu Einschränkungen in der Wiederaufbereitung von Altpapier führte (Patentanmeldung DE 10 2011 088 203.0).

Fachlicher Direktkontakt:
Frau Dr. Simona Schwarz
simsch@ipfdd.de
Tel.: 0351 4658-333

Nanosilber im Abwasser kann stark umweltschädlich wirken, wenn es in metallischer Form vorliegt. Eine im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms „Chancen und Risiken der Nanomaterialien“ (NFP 64) der Schweiz durchgeführte Studie zeigt nun erstmals, dass Nanosilber auf dem Weg zur Kläranlage rasch in weniger problematische Formen (Silbersulfid) umgewandelt wird. Zudem wird es effizient (95 %) im Klärschlamm zurückgehalten. Was mit dem Nanosilber im Klärschlamm weiter passiert, war nicht Teil der Studie. In der Schweiz ist die Ausbringung des Klärschlamms auf landwirtschaftlich genutzte Flächen nicht erlaubt. Zum Einsatz kommen die Nanosilber-Partikel zum Beispiel in Kosmetika, Lebensmittelverpackungen und Desinfektions- und Reinigungsmitteln. Verbreitet sind auch antibakterielle Socken und Funktionskleidung, in deren Textilien Nanosilber eingearbeitet ist. Der weltweite Verbrauch von Nanosilber wird auf über 300 Tonnen pro Jahr geschätzt – ein beträchtlicher Teil davon gelangt über das Abwasser in den Wasserkreislauf.

Die Studie ist als pdf-Datei beim Schweizerischen Nationalfonds erhältlich:
com@snf.ch

Veröffentlichung in Water Research:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135413001826

Quelle:
http://www.gfa-news.de/gfa/webcode/20130419_002/Nanosilber%20aus%20Konsumprodukten%20landet%20kaum%20in%20Gew%C3%A4ssern