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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Gewiefte Wasserreinigung |
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| | | Um die immer stärker werdende Verunreinigung unserer natürlichen Wasserressourcen besser unter Kontrolle zu bringen, setzen Wissenschaftler auf neue Ansätze und Technologien. Eine aktuelle Entdeckung gibt Hoffnung: Mit einer einfachen chemischen Verbindung lassen sich schwere Verschmutzungen nicht nur erkennen, sondern gleichzeitig mit geringem Aufwand reinigen. |
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Dies berichtet ein Team um Prashant Kamat von der "University of Notre Dame" in Indiana, USA, in der aktuellen Ausgabe des "Journal of Physical Chemistry B".
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Licht als Erfolgsmeldung |
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Bei der jetzt präsentierten Methode glühen winzige Licht emittierende Zinkoxid-Partikel in verschmutztem Wasser schwach, wenn sie auf Spuren organischer Verschmutzungen wie Polychlorierte Biphenyle (PCBs) treffen, verwandeln diese in ungefährliche Verbindungen und glühen daraufhin quasi als "Erfolgsmeldung" noch stärker als zuvor.
Der Vorteil eines solchen Systems liegt laut Kamat darin, dass sich der energieverbrauchende, "sichtbare" Umwandlungsprozess nur dann vollzieht, sobald bestimmte Verschmutzungen in der Wasserprobe vorhanden sind.
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Das Gift in der Land- und Forstwirtschaft |
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Kamat und sein Team konzentrierten ihre Untersuchung auf die Reinigung von Wasserproben, die vor allem mit chlorierten Phenolen verschmutzt sind.
Diese kommen nach wie vor in großen Mengen in Pestiziden in der Landwirtschaft oder zur Konservierung von Holz zum Einsatz.
Diese Substanzen, zu denen auch die PCBs gehören, sind in höheren Dosen toxisch und nach Meinung einiger Wissenschaftler wahrscheinlich krebserregend.
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Polychlorierte Biphenyle (PCB)
Polychlorierte Biphenyle gehören zur Gruppe der chlorierten Kohlenwasserstoffe. PCB leiten sich vom Biphenyl ab, indem Wasserstoffatome durch Chlor ersetzt werden. PCB zählen zu den stabilsten organischen Verbindungen. Mitte der 60er Jahre wurde ihre starke Giftigkeit und ökologische Problematik entdeckt.
Wegen ihrer Beständigkeit wurden PCB überall auf der Welt in Fischen, Vögeln, Eiern, Margarine, Muttermilch und vielen anderen Produkten gefunden. PCB reichern sich über die Nahrungskette an und können bei Aufnahme größerer Mengen zu Leber-, Milz- und Nierenschäden führen. Zum Teil ist die Giftwirkung der PCB auch auf Verunreinigungen mit Dioxinen und Furanen zurückzuführen. |
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 Mehr zu PCBs |
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Katalysatoren für die Wasserreinigung |
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Viele Forschungen im Bereich der Wasserreinhaltung konzentrieren sich im Moment auf die Methode der so genannten "photokatalytischen Oxidation", d.h. das Verbrennen organischer Moleküle, stimuliert durch einen lichtsensitiven Katalysator.
Der am meisten verwendete Katalysator in solchen Studien ist Titaniumdioxid. Das jetzt von den Notre Dame-Forschern eingesetzte Zinkoxid scheint ihnen im Vergleich zu Titaniumdioxid vielseitiger verwendbar.
Es zerstört organische Moleküle in derselben Art und Weise wie Titaniumdioxid, kann aber darüber hinaus auch noch die Anwesenheit organischer Verschmutzungen aufspüren.
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Leuchten als 'Signal' |
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Zinkoxid hat die Fähigkeit zu fluoreszieren, d.h. es absorbiert ultraviolettes Licht und gibt diese Energie wieder in Form von grünem Licht ab.
Dieses "Lichtniveau" fällt um 15 Prozent ab, d.h. das Zinkoxidmolekül leuchtet etwas schwächer, wenn es auf chlorierte aromatische Moleküle trifft, die in einer Konzentration von 1:1.000.000 in einer Probe vorkommen.
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Katalyse und Katalysator
die Beschleunigung oder Verzögerung einer chemischen Reaktion durch Anwesenheit einer geringen Fremdstoffmenge (Katalysator), die bei der chemischen Umsetzung keine dauernde Veränderung erfährt. Die Wirkung des Katalysators kann durch Aktivatoren oder Promotoren verstärkt werden. Die Katalyse spielt bei vielen chemisch-technischen Verfahren sowie bei chemischen Vorgängen im Labor und in der Natur eine bedeutende Rolle.
Unterschieden werden homogene Katalyse (reagierende Stoffe und Katalysator bilden nur eine Phase) und heterogene Katalyse oder Kontaktkatalyse (die chemische Umsetzung geschieht nur an der Oberfläche von festen Substanzen). Organische Katalysatoren nennt man Enzyme. |
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Mehr zu Katalysatoren |
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Fluoreszenz als Indikator |
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Wird eine solche Lösung mit den darin enthaltenen organischen Molekülen und dem Zinkoxid starker UV-Strahlung ausgesetzt, reagieren die Zinkoxid-Moleküle mit den organischen Molekülen der Probe, um diese in ungiftige Substanzen umzuwandeln.
Nach mehreren Stunden der UV-Bestrahlung erhöht sich die Fluoreszenzleistung der Zinkoxide, da nach diesem Zeitraum bereits ein Großteil der organischen Moleküle umgewandelt wurde.
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Weitere Tests durchführen |
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In Wasser-Reinigungssystemen signalisiert das leuchtende grüne Licht, dass der Großteil der das Wasser kontaminierenden organischen Substanz zerstört und abgebaut wurde.
Ob sich das bislang vielversprechend verhaltende System bald in kommerzieller Form vermarkten und einsetzten lässt, hängt noch von einer Reihe weiterer Tests ab, die die Wissenschaftler durchführen wollen.
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01.01.2010 |
