Hormonen en andere microverontreinigingen hebben een nadelige invloed op de gezondheid wanneer residuen via het drinkwater in het lichaam komen. Breed toepasbare oplossingen voor verwijdering, echter, ontbreken nog. Het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) heeft nu een methode ontwikkeld waarmee hormonen snel en met een hoge energie-efficiëntie uit het afvalwater worden verwijderd. De resultaten worden gerapporteerd in de Tijdschrift voor gevaarlijke stoffen .

"Verontreiniging van gemeentelijk drinkwater met microverontreinigingen kan een van de grootste uitdagingen worden voor de bescherming van onze gezondheid en het milieu, ", zegt professor Andrea Schäfer van de Membrane Technology Group van KIT's Institute of Functional Interfaces (IFG). De expert en haar team bestuderen de verwijdering van de hormonen oestron, estradiol, progesteron en testosteron. Hun concentratie in één liter water, waarin gezuiverd afvalwater wordt geloosd, is ongeveer 100 nanogram. "We zoeken naar de speld in de hooiberg, " zegt Schäfer. "Toch, deze hormonen zijn bij deze concentraties zeer effectief." De lage concentratie en kleine omvang van de hormoonmoleculen belemmeren niet alleen detectie door analytische methoden, maar ook verwijdering.

De nieuwe membraantechnologiemethode combineert de voordelen van adsorptie (binding) van microverontreinigingen door een actieve kooladsorber met die van ultrafiltratie van verontreinigende deeltjes door een semi-permeabel membraan. In het geïntegreerde systeem het afvalwater wordt eerst door een polymeermembraan "geperst" waarin de micro-organismen en grotere onzuiverheden worden vastgehouden. Achter dit membraan er bevindt zich een laag speciale actieve kool, die oorspronkelijk werd ontwikkeld voor luchtfilters. Het oppervlak heeft een hoge affiniteit voor hormonen, wat betekent dat koolstof- en hormoonmoleculen gemakkelijk nieuwe verbindingen vormen. Bovendien, de actieve kool kan door grote hoeveelheden water worden gepasseerd en bindt veel moleculen. De benodigde energie is veel kleiner dan die van alternatieve methoden, zoals omgekeerde osmose.

"De speciale configuratie van actieve kool en een polymeermembraan is waterafstotend, zorgt voor een hoog waterdebiet door het grote specifieke oppervlak van de gebruikte koolstofdeeltjes, en werkt snel en energiezuinig, " Schäfer vat de voordelen samen. De adsorptielaag heeft een dikte van ongeveer twee millimeter en, Vandaar, is extreem dun, maar verwijdert hormoonmoleculen in realistische concentraties. Laboratoriumexperimenten hebben aangetoond dat 60% van de hormoonverontreinigende stoffen kan worden geëlimineerd bij een watervolume van negen liter en een zeer klein membraanoppervlak van 38 cm2. Afhankelijk van de dikte van de adsorptielaag, deze waarde kan worden verhoogd tot 90%.

"We denken dat we een levensvatbare technologie hebben ontwikkeld voor de eliminatie van microverontreinigingen en hormonen uit water, " zegt Matteo Tagliavini, die als doctoraal onderzoeker in de groep van Schäfer werkt en co-auteur is van de recente publicatie. Het composietmembraan is flexibel en kan in verschillende modules worden toegepast. Het is geschikt voor gebruik in grote industriële installaties en voor toepassingen op kleinere schaal tot aan de kraan thuis. Het praktische gebruik van de nieuwe methode wordt vergemakkelijkt doordat het materiaal al is goedgekeurd. Op dit moment wordt het eerste industriële project gepland.