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24.04.2018

Mit Chitosan Gewässer reinigen

Dresdner Leibniz-Forschern ist es erstmals gelungen, verockerte Gewässer wieder aufklaren zu lassen: Sie nutzten dazu das Biopolymer Chitosan als Flockungsmittel.

Rekultiviertes Areal vom ehemaligen Braunkohletagebau in Boxberg
Wo heute glasklares Wasser zu sehen ist, wurde einst Kohle abgebaut. Im Bild: Das Kraftwerk Boxberg.
Quelle: 
Wikipedia CC BY-SA 3.0

Bräunliches Wasser aus dem Hahn ist häufig ein deutliches Zeichen für Rost in der Leitung. Diese Verfärbung, die durch Oxidation mit Eisen entstehen kann, lässt auch viele Gewässer unappetitlich aussehen. Von dem äußeren Makel abgesehen, kann die Verfärbung, auch Verockerung genannt, das ökologische Gleichgewicht stören, die Biosphäre beeinträchtigen und auch Bausubstanz im Wasser angreifen. Solche ockerbraunen Gewässer sind besonders häufig rund um den ehemaligen Braunkohletagebau in der Lausitz zu finden. Für Simona Schwarz vom Leibniz-Instituts für Polymerforschung in Dresden war der trübe Anblick von Spree, Pleiße und Elster Ansporn eine Methode zu entwickeln, die umweltschonend und effektiv diese Gewässer reinigt.

Die sogenannte Verockerung entstand zum einen durch die Einleitung von eisensulfat- und eisenhydroxidhaltigen Wässern aus den Grubenwasserreinigungsanlagen als auch durch den Wiederanstieg des Grundwassers nach der Stilllegung der Tagebaustätten. Auch die Auflösung von Pyritschichten im Boden sowie Kippwasser färbten die Gewässer ein. Bisherige Verfahren konnten weder die Eisenionen komplett aus dem Gewässer ziehen, noch die unsichtbaren Sulfationen abspalten.

Eisen-und Sulfationen gleichzeigt abgetrennt

Mithilfe des Biopolymers Chitosan, das aus dem Chitin von Schalentieren gewonnen wurde, gelang den Dresdner Leibniz-Forschern erstmals Eisen- und Sulfationen gleichzeitig aus den ockerbraunen Gewässern abzutrennen. Chitosan ist wegen seiner strukturgebenden und biokompatiblen Eigenschaften auch für die Herstellung von Medizinprodukten, Fasern, Schaumstoffen und Folien geeignet.

Im Rahmen eines Pilotversuches mit Industriepartnern konnten erstmals 2014 etwa 8.000 Tonnen Schlamm mit dem Biopolymer Chitosan geflockt werden. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsvorhabens "MachWas - Materialien für eine nachhaltige Wasserwirtschaft" wurde das biopolymer-basierte Flockungsmittel noch einmal so optimiert, dass es sparsam dosiert werden kann und für den großflächigen Einsatz geeignet ist. Mithilfe des neuen Verfahrens können aber nicht nur positiv geladene Eisen- und negativ geladene Sulfationen gleichzeitig abgetrennt werden. Das abgetrennte Eisen kann zudem wiederverwendet werden, indem es mit Eisen- und Sulfationen beladenen Chitosanflocken Verhüttungsprozessen zugegeben wird.

Innovationspreis für Chitosanflocken

Inzwischen wurde die von Schwarz entwickelte Gewässeraufreinigungsmethode bereits erfolgreich in der Papierindustrie, in Klärwerken aber auch bei der Sanierung des Hamburger Hafenbeckens sowie zur Swimmingpool-Pflege eingesetzt. Mitte April wurde das Team um Simona Schwarz dafür mit dem Innovationspreis des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden ausgezeichnet.

bb

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