Nano- oder Mikroplastik (NMP) ist aufgrund seiner weiten Verbreitung und potenziellen Schädlichkeit ein wachsendes Problem, sowohl für die menschliche Gesundheit als auch für die Umwelt. Es ist eine große Herausforderung, diese winzigen Plastikteilchen aus der Wasserversorgung herauszuhalten.
Jetzt haben Forscher der University of British Columbia (UBC) in Kanada möglicherweise eine einfache, wirksame und umweltfreundliche Lösung gefunden, um praktisch alle Mikroplastikpartikel im Wasser zu entfernen, indem sie leicht erhältliche Pflanzenmaterialien verwenden. Ihre Methode, die sie “bioCap” nennen, hält bis zu 99,9 % der Plastikpartikel in einer Wassersäule zurück.
Im Gegensatz zu Plastikfiltern trägt das neue Gerät nicht zur weiteren Verschmutzung bei, da es erneuerbare und biologisch abbaubare Materialien verwendet: Gerbsäuren aus Pflanzen, Rinde, Holz und Blättern sowie Sägespäne – ein Nebenprodukt der Forstwirtschaft, das sowohl weithin verfügbar als auch erneuerbar ist.
Die bioCap nutzt die Eigenschaften von Holzresten (Sägemehl) und natürlichen Polyphenolen, die starke und vielfältige molekulare Wechselwirkungen mit einem breiten Spektrum von Nano-/Mikrokunststoffen erzeugen. Zur Herstellung ihrer bioCap verwendeten die Forscher Holzsägespäne als hierarchisches Substrat, das ausgerichtete Anordnungen von Zellulosefasern in Kombination mit Hemizellulosen und Lignin enthält, die einen effizienten Wassertransport ermöglichen.
Das Holzsägemehl stammt aus einer Möbelfabrik und wurde mit einer Gerbsäure modifiziert – einem natürlich vorkommenden pflanzlichen Polyphenol, das in fast allen Pflanzen ohne unterirdisches Wurzelsystem vorkommt. Um die Fähigkeit von bioCap zu testen, Mikroplastik aufzufangen, pumpten die Forscher einen Wasserstrom mit hohem NMP-Gehalt durch die Säule, die den Filter enthält. Insbesondere wurde bioCap mit NMPs getestet, die am häufigsten in der Umwelt vorkommen, darunter Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylen (PE).
bioCap filtert bis zu 99,9%
Rasterelektronenmikroskopische (REM) Analysen bestätigten die Abscheidung von NMP durch bioCap, ohne dass sich die Struktur des Sägemehls durch die hinzugefügte Schicht aus Gerbsäure merklich verändert hätte. Das bioCap Filtersystem entfernte 95,2 % bis 99,9 % der Kunststoffpartikel in einer Wassersäule, je nach Kunststofftyp. Allerdings war die Entfernungseffizienz von unmodifiziertem Sägemehl mit weniger als 10 % sehr gering, was zeigt, dass das Polyphenol der Schlüssel zur Adsorption und Abscheidung von Mikroplastik ist.
Mikroplastik mit einer geringeren Größe (110 nm) hat eine größere Oberfläche und eine höhere Wahrscheinlichkeit, die Blut-Hirn-Schranke zu durchdringen, sich in den Organen anzusammeln und die menschliche Gesundheit zu gefährden. Daher untersuchten die Forscher die Fähigkeit von bioCap, NMPs kleinerer Größe (110 nm) zu entfernen. Zwei Gruppen von Mäusen (drei in jeder Gruppe) erhielten eine Woche lang entweder mit bioCap behandeltes gereinigtes oder unbehandeltes Trinkwasser, und ihre Organe wurden mit einem In-vivo-Bildgebungssystem (IVIS) untersucht. Es zeigte sich, dass das mit bioCap gefilterte Wasser zu weniger NMP-Ansammlungen in den Organen führte.
Zwar handelt es sich derzeit noch um ein Laborexperiment, aber die Forscher sagen, dass ihre Lösung leicht und kostengünstig erweitert werden kann, sobald sie den richtigen Industriepartner gefunden haben.
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