Beseitigung von toxischen Metallen aus dem Abwasser durch Ionenaustausch

Einige Historiker sind überzeugt, dass Schwermetallvergiftung beim Untergang des Römischen Reichs eine Rolle gespielt hat. Mehrere Tausend Jahre später versucht der Mensch, sich besser vor Schwermetallvergiftung zu schützen.

Die Metallurgie ist grob gesagt die Wissenschaft von metallischen Elementen und ihren Gemischen bzw. Legierungen. Auf diesem Gebiet sind zahlreiche Vorteile für die Menschheit erreicht worden, die aber leider mit ökologischen Gefahren einhergegangen sind. Abwässer von Aktivitäten wie z.B. Metallbeschichtung sind reich an Schwermetallen, die für alle Lebensformen potentiell giftig sind.

Der Hydroxidniederschlag ist heutzutage die gängigste Reinigungsmethode für Abwässer. Der pH-Wert des Abwassers wird dabei künstlich bis über den Löslichkeitswert erhöht. Der daraus resultierende Metallhydroxidniederschlag wird dann durch Filterung vom Abwasserfluss gelöst. Da aber durch neue Umweltgesetze der Grenzwert für die erlaubte Menge an Schwermetallen erhöht worden ist, müssen verbesserte Reinigungsmethoden bestimmt werden.

Forscher haben die Initiative ergriffen, um die Ionenaustausch-Methode und ganz speziell die Entdeckung neuer adsorbierender Stoffe zu untersuchen. Durch den Ionenaustausch werden die Schwermetalle von einem speziellen Harz angezogen. Ein bedeutender Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Harz, sobald es völlig gesättigt ist, gelöst, gereinigt und anschließend erneut verwendet werden kann. Dafür sind die zur Herstellung des Harzes verwendeten Stoffe ausschlaggebend.

Die Wissenschaftler haben sowohl organische als auch anorganische Stoffe getestet. In den Labors wurden neue Harze unter Verwendung von Rohstoffen wie z.B. Seegrasextrakten entwickelt. Die Eigenschaften des Ionenaustauschs und die Dekontaminierungsleistung wurden sowohl an richtigem Abwasser als auch bei Modellübungen am Computer bewertet.

Neben Seegras hat sich außerdem noch Aktivkohle als wirksam erwiesen. Diese Arbeit hat zugleich zur Weiterentwicklung von Methoden zur Harzherstellung geführt, die vor allem einen Beitrag zur Effizienzsteigerung leisten konnten. Schließlich konnte noch eine neue Methode zur Extraktion von Metallen realisiert werden, bei der eine pH-parametrische Pumpe zum Einsatz kommt.

Mit diesen Ergebnissen kann die metallurgische Industrie den zunehmend strengeren Normen gerecht werden, und das weit über die derzeitigen Grenzwerte für Hydroxidniederschläge hinaus. Außerdem kann die Erhöhung der Menge an wieder gewonnenen Schwermetallen zu zusätzlichen Recyclingmaßnahmen führen und damit die Nachhaltigkeit vieler Herstellungsprozesse verbessern. Obwohl wir heutzutage nicht mehr Bleitöpfe und Bleikrüge wie einst die alten Römer verwenden, sind wir dennoch bestrebt, uns vor den potentiellen Gefahren einer Schwermetallvergiftung zu schützen.

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Jukka Lehto
University of Helsinki
Department of Radiochemistry
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