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Mittwoch, 28.09.2016
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Verhalten von Nanosilber im Abwasser geklärt

Umwandlung zu unlöslicherer Sulfid-Verbindung mindert Umweltschädlichkeit

Nanosilber im Abwasser kann stark umweltschädlich wirken, wenn es in metallischer Form vorliegt. Schweizer Forscher haben jetzt jedoch festgestellt, dass der größte Teil dieser Nanopartikel auf dem Weg zur Kläranlage in weniger gut lösliche Sulfid-Verbindungen umgewandelt wird. Sie gelten als weniger schädlich für Organismen und Umwelt. Immerhin fünf Prozent des so umgewandelten Nanosilbers gelangt aus Kläranlagen in die Gewässer, wie die Forscher berichten.
Nanosilber ist das Paradepferd im Nanotechnologie-Stall – und zwar nicht als bloße Zukunftshoffnung, sondern bereits auf breiter Front in Konsumprodukten. Längst sind Hunderte von Produkten im Umlauf, die Silber-Nanopartikel enthalten. Zum Einsatz kommen die 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.

Probennahme in einer Kanalisation

Probennahme in einer Kanalisation

Ein Team um Ralf Kägi von der Eawag in Dübendorf hat nun genauer untersucht, was mit dem Nanosilber auf dem Weg vom Abfluss bis in die Kläranlage geschieht und in welcher Form es schließlich in die Umwelt gelangt. Dazu nahmen die Forscher einerseits Proben im Schweizer Abwassersystem, um den Transport des Nanosilbers zu untersuchen. Andererseits ermittelten sie in Laborexperimenten, wie sich verschiedene Formen von Nanosilber im Kontakt mit Abwasser und in der Kläranlage verhalten.

Umwandlung in Sulfidsalz


Dabei zeigte sich, dass das Nanosilber nicht lange in seiner metallischen Form bleibt, sondern sehr effizient in ein Silbersulfidsalz umgewandelt wird. "Wir gehen davon aus, dass die Sulfidation zu einem großen Teil bereits im Abwasserkanal passiert", sagt Kägi. Das ist eine gute Nachricht, denn "diese Salzkristalle bereiten viel weniger Probleme, das Silber ist in dieser Form viel schlechter löslich." Es sind vor allem gelöste Ionen, die Sorgen bezüglich der Schädlichkeit von Silber in der Umwelt bereiten und etwa die Bakterien im Klärschlamm von ihrer Arbeit abhalten.


Dass Nanosilber rasch in Silbersulfid umgewandelt wird, und zwar unabhängig davon, welche Beschichtungen die Partikel tragen, haben die Forscher damit das erste Mal nachgewiesen – bisher war der Effekt nur von Abwässern der Fotoindustrie bekannt. Offenbar spielt die ursprüngliche Form des Silbers im Abwasser – ob als metallische Nanopartikel, gelöst als Silberionen oder als unlöslicher Silbersalzniederschlag – keine entscheidende Rolle bei der Sulfidation. Die Geschwindigkeit der Versalzung ist allerdings stark von der Größe der Partikel abhängig: Kleine Partikel von rund zehn Nanometern Durchmesser werden sehr rasch umgewandelt, größere Partikel sulfidisieren womöglich nur unvollständig und können so noch länger Silberionen in die Umwelt abgeben.

Fünf Prozent geht in den Fluss


Die Studie ergab zudem, dass rund 95 Prozent der Nanopartikel im Klärschlamm gebunden werden. Fünf Prozent des Silbers verbleibt allerdings im geklärten Wasser und gelangt damit in Flüsse oder andere Gewässer. Wenn man diesen Anteil noch weiter senken will, müsste man bessere Teilchenfilter einsetzen, sagen die Wissenschaftler. Dabei braucht man nicht gleich in Nano-Größenordnungen vorzudringen: Das sulfidierte Nanosilber lagert sich fast vollständig an größere Partikel im Abwasser an. Diese könnten ohne unverhältnismäßigen Aufwand noch effizienter aus dem Abwasser entfernt werden.
(Schweizerischer Nationalfonds SNF, 18.04.2013 - NPO)
 
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