Israelische Forscher entwickeln neue Methode zur Beseitigung von Ölverschmutzungen

Israelische Forscher haben ein Aerogel auf Zellulosebasis entwickelt, das große Mengen an Öl und anderen Kohlenwasserstoffen absorbieren und gleichzeitig Bakterien dabei unterstützen kann, die Schadstoffe abzubauen. Damit bietet es möglicherweise eine schnellere und umfassendere Methode zur Beseitigung von Ölverschmutzungen.

Forscher des Labors für Umweltbiotechnologie der Ben-Gurion-Universität des Negev geben an, dass das Material etwa das 100-Fache seines Eigengewichts an ölhaltigen Substanzen aufnehmen kann, darunter Motoröl, Düsentreibstoff, Benzin und Kerosin. Das Aerogel kann zudem den natürlichen biologischen Abbau von Kohlenwasserstoffen unterstützen, insbesondere wenn diese in Meeresumgebungen ausgelaufen sind.

Kohlenwasserstoffaustritte stellen seit langem eine große Umweltbedrohung dar und kontaminieren Ozeane, Böden und Grundwasser. Herkömmliche Sanierungsmethoden konzentrieren sich oft darauf, die Ausbreitung des Öls einzudämmen – beispielsweise durch den Einsatz von Ölsperren, um zu verhindern, dass sich schwimmendes Öl ausbreitet – und anschließend so viel von der Verschmutzung wie möglich zu beseitigen.

Der Ansatz der Forscher kombiniert diese sofortigen Sanierungsmaßnahmen mit biologischem Abbau, wodurch kontaminierte Gebiete potenziell gründlicher behandelt und gleichzeitig der langfristige Abbau der Schadstoffe beschleunigt werden können.

Die Studie wurde unter der Leitung von Prof. Ariel Kushmaro durchgeführt und von Dr. Danit Lisa Karsagi Biron von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Ben-Gurion-Universität geleitet. Sie wurde in der August-Ausgabe der Fachzeitschrift Chemical Engineering Journal Advances veröffentlicht.

„Diese Ergebnisse belegen das Potenzial der von uns entwickelten Methode als vielseitige und nachhaltige Plattform zur Behandlung von Ölverschmutzungen in aquatischen und marinen Umgebungen“, sagte Kushmaro.

„Durch die Kombination von physikalischer Adsorption und biologischem Abbau bietet die Technologie eine vielversprechende und innovative Alternative zu herkömmlichen Ansätzen, die sowohl die sofortige Eindämmung als auch die langfristige Wiederherstellung der Umwelt berücksichtigt.“

Die Forscher entwickelten ein Material, das sie „Nutrient-Supplemented Carbonized Aerogels“ (NSCA) nennen. Das Material ist darauf ausgelegt, Kohlenwasserstoffe zu absorbieren und gleichzeitig Stickstoff und Phosphor bereitzustellen – Nährstoffe, die in Meeresumgebungen oft knapp sind, aber für die Bakterien wichtig sind, die für den biologischen Abbau verantwortlich sind.

Laut der Studie „stellen Öl- und Erdölverschmutzungen schwerwiegende Umweltgefahren dar, die das ökologische Gleichgewicht durch die Kontamination von Wasser und Boden stören. Um ihre Auswirkungen zu mindern, wurden verschiedene Sanierungstechnologien entwickelt.“

Die Forscher erklärten, sie würden „eine neuartige Strategie einführen, die In-situ-Adsorption und biologischen Abbau in wässrigen Umgebungen unter Verwendung von nährstoffangereicherten karbonisierten Aerogelen (NSCA) kombiniert“.

In Experimenten mit künstlichem, ölverschmutztem Meerwasser stellten die Forscher fest, dass NSCA den Ölabbau im Vergleich zu karbonisierten Aerogelen ohne die zugesetzten Nährstoffe deutlich verbesserte.

Außerdem untersuchten sie, wie sich unterschiedliche Pyrolysetemperaturen und Nährstoffkonzentrationen auf die Leistung des Materials auswirkten. Die Forscher stellten fest, dass wirksames NSCA bereits bei Temperaturen von nur 360 °C hergestellt werden kann, wobei die optimale Leistung bei 450 °C erreicht wird.

Bei dieser Temperatur zeigten die Aerogele eine hohe Wasserabweisung und eine Kohlenwasserstoff-Adsorptionskapazität von 78 Gramm Rohöl pro Gramm NSCA.

Die Studie ergab zudem, dass eine Erhöhung der Nährstoffkonzentration im Aerogel sowohl die Geschwindigkeit als auch das Ausmaß des biologischen Abbaus direkt steigerte.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass NSCA einen energieeffizienten und wirksamen Ansatz zur Beseitigung von Ölverschmutzungen darstellen könnte, der sowohl die sofortige Entfernung von Kohlenwasserstoffen als auch deren längerfristigen Abbau in der Umwelt berücksichtigt.