Nanopapier aus Hanf und Jute filtert Mikroplastik

Beim Waschen synthetischer Textilien gelangen feine Polyesterfasern ins Abwasser. Forschende der Deakin University in Australien haben nun Filtermaterialien aus Hanf und Jute entwickelt, die solche Mikroplastikfasern im Labortest zurückhalten können. Dafür zerlegten sie die Cellulose der Bastfasern in wenige Nanometer dünne Fibrillen und formten daraus selbsttragende, papierähnliche Schichten, sogenanntes Cellulose-Nanopapier. Drei übereinandergelegte Schichten hielten bei Hanf mehr als 92 Prozent und bei Jute rund 89 bis 91 Prozent der eingesetzten Polyesterfasern zurück.

Hanf bildet das dichtere Fasernetz

Beide Pflanzenfasern wurden mit demselben Verfahren verarbeitet. Nach einer Reinigung behandelte das Team die Fasern mit einem Lösungsmittel aus Cholinchlorid und Milchsäure. Solche Flüssigkeitsgemische können Pflanzenfasern aufquellen lassen und ihre weitere Auftrennung erleichtern. Anschließend wurden die Cellulosefasern durch starkes Mischen in Nanofibrillen zerlegt und per Vakuumfiltration zu dünnen Papieren geformt.

Trotz identischer Verarbeitung entstanden unterschiedliche Strukturen. Die Nanofibrillen aus Hanf waren im Mittel etwa 12 Nanometer dick, jene aus Jute rund 29 Nanometer. Die feineren Hanffibrillen bildeten ein dichter gepacktes Netz mit größerer Oberfläche. Dadurch hielt bereits eine einzelne Hanfschicht im Mittel rund drei Viertel der Mikroplastikfasern zurück, bei Jute war es gut die Hälfte. Mit jeder zusätzlichen Lage stieg die Filterleistung deutlich an

Mehrere Lagen machen den Unterschied

Die Zahl der Schichten beeinflusste die Filtration stärker als die getesteten Durchflussraten oder Mikroplastikkonzentrationen. Bei drei Lagen näherten sich die Ergebnisse von Hanf und Jute stark an. Die Forschenden sehen darin einen Hinweis, dass sich die Filterwirkung über die Architektur des Nanopapiers steuern lässt. Hanf erreicht durch sein feines Fasernetz eine höhere Leistung pro Lage, während bei Jute mehrere offenere Schichten zusammen eine ähnliche Wirkung erzielen.

Noch handelt es sich um einen Labortest. Die Polyesterfasern stammten zwar aus dem Abwasser einer Wäscherei, wurden für die Versuche aber zunächst isoliert und anschließend in entionisiertem Wasser verteilt. Waschmittel, Farbstoffe, Baumwollfasern oder Salze waren nicht enthalten. Auch Druckverlust, Langzeitstabilität, Verschmutzung des Filters und Regeneration wurden noch nicht untersucht. Versuche mit realem Abwasser sollen zeigen, ob sich die Nanopapiere zu praxistauglichen Filtersystemen weiterentwickeln lassen.

ag