Forschende des ICMM-CSIC entwickeln magnetische Eisenoxid-Nanoflowers, die PET-Nanoplastik aus Wasser ziehen. Sie formen daraus ein Material, das weitere Schadstoffe entfernt – ein Schritt zu Kreislaufkonzept und neuer Wasseraufbereitung.
Vom Plastik, das Wasser verschmutzt, zum Werkzeug, das es wieder reinigt. Forschende am Madrider Institut für Materialwissenschaft (ICMM) des CSIC haben blumenförmige Nanopartikel aus Eisenoxid entwickelt. Sie können Nanoplastik einfangen – Fragmente, die tausendmal kleiner sind als Mikroplastik – und stammen aus PET, einem der gängigsten Materialien für Flaschen, Verpackungen und Polyesterkleidung. Die Studie erscheint im Fachjournal Chemical Engineering Journal.
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Das Geheimnis liegt in der Form. „Eisenoxid ist ein magnetisches Material und kann viele Schadstoffe auf einmal einfangen. Die Struktur als Nanoblumen sorgt außerdem dafür, dass die Partikel mehrere Kerne besitzen, die zusammenarbeiten und so ihre magnetischen Eigenschaften verbessern“, erklärt Álvaro Gallo-Córdova, Forscher am ICMM-CSIC und einer der Hauptautoren der Studie, gemeinsam mit Rafael Herrera-Aquino und María del Puerto Morales.
Von Mikroplastik aus Kosmetik zu Nanoplastik aus PET
Diese Partikel haben ihren Nutzen bereits bewiesen: Im Jahr 2024 entfernten und zersetzten sie Mikroplastik aus Kosmetika, Partikel zwischen 0,001 und fünf Millimetern. Jetzt geht es um eine andere Größenordnung. Nanoplastikpartikel sind nur ein Milliardstel Meter groß, also tausendmal kleiner als jene Mikroplastikpartikel.
„Am Ende ihrer Lebensdauer landen viele PET-Kunststoffe in der Umwelt. Sonnenlicht und mechanischer Abrieb wirken wie Schmirgelpapier, zerkleinern das Material und machen daraus Nanoplastik – eine Art extrem feinen Staub, der unsere Böden und Wasserquellen verschmutzt“, erklärt Gallo-Córdova weiter.
Ein einziges Gramm dieser magnetischen Nanoblumen kann bis zu zehntausend Milligramm Nanoplastik aufnehmen – ein Wert, den das Team nach eigenen Angaben so noch nie zuvor erreicht hat.
Nanoplastik als Ressource: Schadstoff hilft beim Reinigen anderer Schadstoffe
Die Arbeit endet nicht mit dem Einfangen. Hat das Team das Nanoplastik einmal gebunden, verwandelt es es in ein magnetisches Material. Dieses Material kann Schwermetalle oder organische Farbstoffe aus dem Wasser ziehen und sogar an katalytischen Abbauprozessen mitwirken.
„Nachdem wir das Nanoplastik mit unseren magnetischen Nanopartikeln eingefangen haben, werten wir es zu funktionellen Materialien auf. So wird aus einem schädlichen Abfall ein neuer Rohstoff im Sinne der Kreislaufwirtschaft“, fasst der Forscher zusammen. Anders gesagt: Sie nutzen den Abfall selbst, um andere Verschmutzungen zu entfernen und geben etwas, das sonst im Müll landen würde, ein zweites Leben.
Der Prozess benötigt kaum Energie, weil die magnetische Erwärmung lokal direkt an der Oberfläche der Nanopartikel wirkt, ohne dass das gesamte Wasser aufgeheizt werden muss.
Und das Material hält: Nach fünf Zyklen behielten die Nanoblumen noch achtundachtzig Prozent ihrer Reinigungsleistung und gaben weniger als null,82 Prozent des ursprünglich enthaltenen Eisens an das Wasser ab. Das bestätigt, dass sie stabil, wiederverwendbar und sicher sind. Das Team des ICMM-CSIC blickt nun auf die fortgeschrittene Abwasserbehandlung als nächstes Einsatzfeld für diese Technologie.