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Das geht aus einer heute in der Fachzeitschrift veröffentlichten Studie hervor Naturkatalyseeine neue Wasserreinigungstechnologie, die nur Wasserstoff und Luft verwendet, ist beim Abtöten von Viren und Bakterien „millionenmal effektiver“ als herkömmliche kommerzielle Methoden.
Die Forscher von der Cardiff University sagen, dass die Ergebnisse die Wasserdesinfektionstechnologien revolutionieren und eine beispiellose Gelegenheit bieten könnten, Gemeinden mit sauberem Wasser zu versorgen, die es am dringendsten benötigen.
Die „Erzeugung von Wasserstoffperoxid vor Ort könnte Gemeinden in den ärmsten Ländern der Welt mit sauberem, trinkbarem Wasser versorgen“, sagen die Forscher.
Sofortiges Wasserstoffperoxid
Ihre neue Methode funktioniert mit einem Katalysator aus Gold und Palladium, der Wasserstoff und Sauerstoff aufnimmt, um Wasserstoffperoxid zu bilden, ein häufig verwendetes Desinfektionsmittel, das derzeit im industriellen Maßstab hergestellt wird.
Über vier Millionen Tonnen Wasserstoffperoxid werden jedes Jahr in Fabriken hergestellt, wo es dann zu den Orten transportiert und gelagert wird, an denen es verwendet wird. Dies bedeutet, dass den Lösungen während des Produktionsprozesses häufig stabilisierende Chemikalien zugesetzt werden, um einen Abbau zu verhindern, die jedoch ihre Wirksamkeit als Desinfektionsmittel verringern.
Ein weiterer gängiger Ansatz zur Desinfektion von Wasser ist die Zugabe von Chlor. Aber Chlor kann mit natürlich vorkommenden Verbindungen im Wasser reagieren, um Verbindungen zu bilden, die für Menschen giftig sein können.
Die Möglichkeit, Wasserstoffperoxid am Verwendungsort herzustellen, würde sowohl Wirksamkeits- als auch Sicherheitsprobleme überwinden, die derzeit mit kommerziellen Verfahren verbunden sind.
Wasserreinigungstechnologie „100.000.000 Mal“ besser im Abtöten von Keimen
In ihrer Studie testete das Team die Desinfektionswirksamkeit von handelsüblichem Wasserstoffperoxid und Chlor im Vergleich zu ihrer neuen katalytischen Methode.
Jeder wurde auf seine Tötungsfähigkeit getestet Escherichia coli unter identischen Bedingungen, gefolgt von einer anschließenden Analyse, um die Prozesse zu bestimmen, durch die die Bakterien unter Verwendung jeder Methode abgetötet wurden.
Das Team zeigte, dass der Katalysator, als er Wasserstoff und Sauerstoff zusammenführte, um Wasserstoffperoxid zu bilden, gleichzeitig eine Reihe hochreaktiver Verbindungen produzierte, von denen das Team zeigte, dass sie für die antibakterielle und antivirale Wirkung verantwortlich waren, und nicht das Wasserstoffperoxid selbst.
Es wurde gezeigt, dass die katalysatorbasierte Methode die Bakterien 10.000.000-mal wirksamer abtötet als eine äquivalente Menge des industriellen Wasserstoffperoxids. Und es war unter gleichen Bedingungen 100.000.000-mal wirksamer als die Chlorierung.
Darüber hinaus erwies sich das katalysatorbasierte Verfahren im Vergleich zu den beiden anderen Verbindungen als wirksamer bei der Abtötung der Bakterien und Viren in kürzerer Zeit.
Günstige, schnelle Wasserreinigung für Milliarden von Menschen
Es wird geschätzt, dass etwa 785 Millionen Menschen keinen Zugang zu Wasser haben und 2,7 Milliarden mindestens einen Monat im Jahr unter Wasserknappheit leiden.
Darüber hinaus können unzureichende sanitäre Einrichtungen – ein Problem für rund 2,4 Milliarden Menschen auf der ganzen Welt – zu tödlichen Durchfallerkrankungen wie Cholera und Typhus und anderen durch Wasser übertragenen Krankheiten führen.
„Die deutlich gesteigerten bakteriziden und viruziden Aktivitäten, die erreicht werden, wenn Wasserstoff und Sauerstoff mit unserem Katalysator umgesetzt werden, anstatt kommerzielles Wasserstoffperoxid oder Chlorierung zu verwenden, zeigen das Potenzial für eine Revolutionierung von Wasserdesinfektionstechnologien auf der ganzen Welt“, sagte Co-Autor Graham Hutchings.
„Wir haben jetzt ein bewährtes einstufiges Verfahren, bei dem neben dem Katalysator kontaminiertes Wasser und Strom die einzigen Voraussetzungen sind, um eine Desinfektion zu erreichen.
„Entscheidend ist, dass dieses Verfahren die Möglichkeit bietet, Wasser über einen Zeitraum, in dem herkömmliche Methoden unwirksam sind, schnell zu desinfizieren und gleichzeitig die Bildung gefährlicher Verbindungen und Biofilme zu verhindern, die Bakterien und Viren zum Gedeihen bringen können.“
Lernen: „Ein rückstandsfreier Ansatz zur Wasserdesinfektion durch katalytische In-situ-Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies“
Foto: von Juan Salamanca von Pexels
Autoren: Richards, T., Harrhy, JH, Lewis, RJ et al.
Veröffentlicht in: Nat Catal (2021). https://doi.org/10.1038/s41929-021-00642-w
Veröffentlichungsdatum: 1. Juli 2021