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Ein Klärwerk auf Nano-Ebene

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Thema:
Autor: Sina Ruhwedel

Ein Klärwerk auf Nano-Ebene
Sauberes Wasser im Blick: Dr. Libing Zheng forscht auf Nano-Ebene. (Quelle: privat)

5. September 2022 | Das Wasser auf unserem Planeten ist oft verschmutzt. Dr. Libing Zheng möchte das Reinigen optimieren. Er ist derzeit Stipendiat bei Professor Mathias Ulbricht an der Fakultät für Chemie der Universität Duisburg-Essen (UDE). Finanziert wird sein Aufenthalt durch ein Forschungsstipendium für Postdocs der Alexander von Humboldt-Stiftung.

Wasseraufbereitung ist in vielen Ländern inzwischen Standard. „In der Industrie könnten wir auch Meerwasser verwenden“, so Libing Zheng von der Chinese Academy of Sciences. Wenn es vorher gesäubert wird, sei das kein Problem. Möglich macht das etwa die Membrandestillation (MD). Anders als beim bisherigen Destillieren werden die einzelnen Moleküle über durchlässige Schichten (Membranen) auf Nanoebene voneinander getrennt. „MD eignet sich sehr gut dafür, Abwässer mit hohem Salzgehalt aufzubereiten, also Brackwasser, Meerwasser oder Industrieabwasser“, sagt der Stipendiat. Er wurde über das Thema an der Chinese Academy promoviert.

Ist das Schmutz-Problem mit der MD aus der Welt?

„Leider nein. Die Salze, organischen Stoffe und Mikroben, die aus der Flüssigkeit herausgefiltert werden, setzen sich auf den Membranen ab, verschmutzen sie und verringern nach und nach ihre Leistung“, sagt Zheng.

Gegen dieses Fouling möchte er mit magnetischen Nanopartikeln angehen. Sie sollen die Membran sauber halten: „Diese Teilchen können die Porengröße der Membran regulieren und die Ablagerung des Schmutzes kontrollieren. Sie fangen unterm magnetischen Wechselfeld an zu vibrieren, werden quasi zu ‚Nanomixern‘ und verzögern so Ablagerungen auf der Membran“, erklärt der 33-Jährige. Wenn die Frequenz des Wechselfeldes hoch ist, würden die Teilchen zudem wärmer. „Sie werden im Wechselfeld zur ‚Nano-Heizung‘ und garantieren in Kombination mit dem Mixer eine hocheffiziente Wasseraufbereitung.“

An der UDE möchte Grundlagenforscher Zheng die magnetischen Partikel bis 2024 nicht nur gegen das Fouling einsetzen. „Wir müssen unbedingt herausfinden, wie der Mechanismus im magnetischen Wechselfeld funktioniert. Damit ergründen wir auch ein wenig die Magie des Magnetismus für die Verbesserung von Membranprozessen.“

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