Zinkoxide erkennen Umweltgifte im Wasser

Ende des Reinigungsprozesses wird durch grünes Leuchten der Zinkschicht angezeigt

Forscher der University of Notre Dame in Indiana haben eine Methode entwickelt, um Umweltgifte im Wasser zu erkennen bzw. zu zerstören. Das Verfahren nutzt lichtemittierende Zinkoxid-Partikel, die schädliche Moleküle verbrennen. Die Zinkoxide zeigen das Ende des Vorgangs durch ein helles Leuchten an. Ob das System letztendlich kommerziell genutzt werden kann, hängt von dessen Effizienz und Schnelligkeit ab, so ein Bericht der aktuellen Online-Ausgabe des Fachmagazins Nature.

Das Team um Prashant Kamat untersucht die Methode an chlorinierten Phenolen, die in Pestiziden eingesetzt werden und auch Nebenprodukte der Papiererzeugung sind. Verwandte Substanzen sind polychlorierte Biphenyle (PCBs), verwendet u.a. in der Farb- und Plastikindustrie, die in hohen Konzentrationen toxisch und möglicherweise auch krebserregend sind. Um diese Giftstoffe zu entfernen, erforschen Wissenschaftler neue Methoden wie z.B. die photokatalytische Oxidation. In diesem Prozess werden organische Moleküle verbrannt und dabei durch lichtsensible Katalysatoren angeregt. Meist werden als Katalysatoren Titaniumoxide verwendet. Laut Forschern der Notre Dame University sollen aber Zinkoxide organische Moleküle schneller erkennen.

Die Phase der Verbrennung benötigt Energie. Der Vorteil der nun entwickelten Methode sei, dass die Verbrennung nur dann stattfinde, wenn auch Umweltgifte anwesend sind. Zudem fluoreszieren die Zinkoxide. Sie absorbieren UV-Licht und emittieren die Energie als grünes Licht. Der Lichtlevel sinkt um 15 Prozent, wenn auch nur ein ppm (parts per million) chlorinierte, aromatische Moleküle anwesend sind. Wird eine derartige Lösung starker UV-Strahlung ausgesetzt, reagiert eine Zinkoxid-Schicht mit den organischen Molekülen und macht diese unschädlich. Nach einigen Stunden der Bestrahlung steigt die Fluoreszenz der Schicht, da der chlorinierte Anteil geringer wird. In Wasserreinigungs-Systemen könnte ein helles, grünes Signal anzeigen, dass ein Großteil der Giftstoffe bereits zerstört ist.