3D gedruckte Photokatalysatoren zu Behandlung von Abwasser
Kürzlich stellte ein Forscherteam der Fakultät für Ingenieurwesen und Industriedesign der Polytechnischen Universität Madrid (UPM) 3D-gedruckte Photokatalysatoren zur Beseitigung von Schadstoffen im Abwasser vor. Diese Lösungen, die zu sehr niedrigen Kosten entwickelt wurden, sind in der Lage, Elektronen mit Hilfe einer Sonnenenergiequelle zu transportieren, wodurch sie Organismen erzeugen können, die für den Abbau von umweltschädlichen Abfällen verantwortlich sind.
Eine der jüngsten Bedenken der Weltgesundheitsorganisation betrifft aufkommende Schadstoffe und deren Vorhandensein im Abwasser. Der Nachweis dieser Schadstoffe in der Umwelt ist erst seit kurzem durch die Entwicklung neuer Analysetechniken möglich; sie galten bisher als nicht wahrnehmbar. Zu den aufkommenden Verunreinigungen im Wasser gehören Medikamente, perfluorierte Verbindungen, Hormone, Drogen und Körperpflegeprodukte. Etwas, das natürlich die Fauna und Flora und damit unsere Gesundheit betrifft.
María José Martín de Vidales, eine der Forscherinnen dieses Projekts, erklärt: „Diese Art von Schadstoffen hat eine hohe Persistenz im Abwasser, da sie durch konventionelle Behandlungen nicht vollständig beseitigt werden können. Ihr Vorhandensein im Wasser, selbst in niedrigen Konzentrationen, kann zu Gesundheitsproblemen verschiedener Art im Hormonsystem, aber auch zu verschiedenen Krebsarten, Bakterienresistenzen gegen Antibiotika usw. führen„.
Beispiel von 3D-gedruckten Photokatalysatoren. Bildnachweis: UPM.
3D gedruckte Photokatalysatoren oxidieren Schadstoffe
Die vom UPM-Team mit FDM entwickelten 3D-gedruckten Photokatalysatoren wurden entwickelt, um eine fortschrittliche Oxidation der organischen Substanz des Schadstoffs durch Titandioxid (TiO2)-Photokatalyse zu erreichen. Die Energie, die das Valenzband vom Leitungsband dieses Halbleiters trennt, ist sehr gering und kann durch das einfache Vorhandensein einer UV-Strahlungsquelle bereitgestellt werden. Letztere werden durch die Sonneneinstrahlung bereitgestellt, die es dann ermöglicht, Hydroxylradikale und andere Oxidationsmittel der organischen Substanz im Wasser zu erzeugen. Deshalb werden sie auch als Photokatalysatoren bezeichnet.
„Eines der Ziele dieses Projekts war es, eine größere aktive Oberfläche des Katalysators durch Extrusion und anschließendes 3D-Drucken zu finden, mit einer angemessenen Dispersion von TiO2 in einem Medium mit einer geringeren Dichte als Wasser. Daraus ist ein für UV-Strahlung zugänglicher, schwimmender Photokatalysator entstanden, der sehr aktiv bei der Behandlung von durch Schadstoffe verunreinigtem Abwasser ist„, so María José Martín de Vidales weiter. „Darüber hinaus kann die Schwebecharakteristik des Katalysators die Effizienz des Prozesses erhöhen, wenn sich die Verunreinigung hauptsächlich auf der Wasseroberfläche befindet.„
Schema des Prozesses. Bildnachweis: UPM.
Die von dem Forschungsteam entwickelten 3D-gedruckten Photokatalysatoren erzielten eine höhere Aktivität als eine flache Geometrie. Durch den Einsatz von Kunststoffen im 3D-Druck waren die Kosten des Projekts minimal. Dadurch öffnen sich die Türen für die In-situ-Behandlung von auftretenden Verunreinigungen, wobei schwimmende Photokatalysatoren und Sonneneinstrahlung als einziges Reagenz verwendet werden, ein sehr wirtschaftlicher und effizienter Prozess. Weitere Informationen finden Sie in der offiziellen UPM-Pressemitteilung HIER.
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