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28.02.2018 | Wasseraufbereitung | Im Fokus | Onlineartikel

Psychopharmaka kostengünstig aus Abwasser entfernen

Autor:
Julia Ehl

Diazepam und verwandte Medikamente lassen sich preisgünstig mit Titandioxid-Nanofasern aus dem Abwasser entfernen, meldet die Universität Johannesburg. Dies ist besonders für wasserarme Städte wichtig.

Die Stadtbevölkerung weltweit wächst. In manchen Regionen bedeutet dies eine teilweise dramatische Verknappung an Trinkwasser. Prominentestes Beispiel ist derzeit das südafrikanische Kapstadt. In der Metropole steht das Abschalten der Wasserversorgung durch die Behörden unmittelbar bevor, da die Wasserresservoirs durch die seit zwei Jahren anhaltende Trockenheit leer sind. Zur Wasserknappheit trägt häufig zusätzlich der verschwenderische Umgang und Defizite im Wassermanagement bei. Jens Hilbig und Karl-Ulrich Rudolph informieren in Ihrem Fachartikel über "Wassereffizienz als Erfolgsfaktor für das Wassermanagement in Schwellenländern".

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01.09.2016 | Wasser | Ausgabe 9/2016

Wassereffizienz als Erfolgsfaktor für das Wassermanagement in Schwellenländern

Der verschwenderische Umgang mit knappen Ressourcen ist ein Hemmschuh für die nachhaltige Entwicklung in zahlreichen Schwellen- und Entwicklungsländern. Ohne die Gesamtschau von Ökonomie und Technologie lässt sich dieses fundamentale Problem nicht lösen.


Die Nutzung von wiederaufbereitetem Wasser rückt durch die knappen Trinkwasservorkommen immer mehr in den Blickpunkt. Um vorhandenes Abwasser als Ressource zu nutzen und bestenfalls wieder trinkbar zu machen, sind umfangreiche Behandlungen erforderlich. Ein Punkt ist die Entfernung von Arzneimittelrückständen. So haben Wissenschaftler der Rio de Janeiro State University bei Untersuchungen festgestellt, dass Psychopharmaka in etwa gleichen Mengen in behandeltem und unbehandeltem Abwasser zu finden sind, d.h. durch den Reinigungsprozess nicht reduziert werden, und dass davon vor allem arme Länder betroffen sind. Auch im getesteten Oberflächenwasser des Untersuchungsgebiets wurden diese Medikamente in einer Größenordnung nachgewiesen, die messbare toxische Wirkungen hat.

Psychopharmaka aus dem Abwasser entfernen

An diesem Punkt haben die Forschungen am Institut für Angewandte Chemie an der Universität von Johannesburg (UJ) um Professor Vinod Kumar Gupta angesetzt. Sie haben zum Ziel, Psychopharmaka wie Diazepam schnell und kostengünstig aus dem Abwasser zu entfernen. Der Arzneistoff Diazepam gehört zur Gruppe der Benzodiazepine und wird in der Therapie gegen Angstzustände, epileptische Anfälle und als Schlafmittel weltweit eingesetzt und erzeugt sowohl eine psychische als auch körperliche Abhängigkeit bei längerer Einnahme. Es wird von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) in der Liste der unentbehrlichen Medikamente geführt und soll so weltweit allen Menschen zugänglich sein, wird aber gleichzeitig auch weltweit als Droge missbraucht. Umgangssprachlich ist Diazepam bekannt unter dem Markennamen "Valium".

Die südafrikanischen Wissenschaftler haben festgestellt, Titandioxid-Nanofasern entfernen gezielt Diazepam und verwandte Medikamente während des photokatalytischen Spaltverfahrens. Filter und Sieb werden aus hybriden Nanomaterialen hergestellt, die sehr effizient Betäubungsmittel und andere Verunreinigungen in kommunalem und industriellem Abwasser reinigen. Anwendung fand eine modifizierte hydrothermale Herstellungsmethode, die zur Herstellung eines dicht verketteten Netzes aus hohlen Fasern führt. Die Fasern werden so quervernetzt und stabil. Das Risiko zur Abgabe von Fasern in das gereinigte Abwasser konnte damit minimiert werden. Die verwendeten Nanofasern können darüber hinaus Farbstoffe und anderen organische Verunreinigungen entfernen.

Auf dem Weg zur Demonstrationsanlage

Derzeit müssen noch einige Parameter an der Faserstruktur optimiert werden. Die Planungen für den Bau einer Pilotanlage an der UJ zur Herstellung der Titandioxid-Nanofasern laufen. Dabei wird von den Wissenschaftlern besonders auf die Minimierung der Verschmutzung durch die Nanofasern geachtet. Nach der Pilotanlage soll eine Demonstrations-Kläranlage zeigen, dass eine Anzahl von pharmazeutischen Verunreinigungen schnell, effizient und mit geringen Kosten aus Abwasser durch die Titandioxid-Fasern entfernt werden kann.

Das Forschungsprojekt ELaN

Auch in Deutschland wird die Wiederverwendung von Abwasser diskutiert und untersucht. Innerhalb des interdisziplinären Forschungsprojekts "Entwicklung eines integrierten Landmanagement durch nachhaltige Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland" (ELaN) wurden die Möglichkeiten und Grenzen der Wiederverwertung gereinigten Abwassers in der Region Berlin-Brandenburg sowie daraus entstehende Synergieeffekte mit anderen Bereichen, wie z.B. der Energieversorgung untersucht. Matthias Naumann, Timothy Moss und Ross Beveridge erläutern im Buchkapitel "Nutzung gereinigten Abwassers zwischen globalem Anspruch und regionalen Realitäten" das Forschungsvorhaben und stellen die spezifische Situation in der Region auch dem internationalen Forschungsstand gegenüber.

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