In der Hochhitze des Sommers möchten Strandbesucher nicht, dass ihre Pläne durch schädliche Algenblüten (HABs) durchkreuzt werden. Aktuelle Methoden zur Entfernung oder Abtötung toxinproduzierender Algen und Cyanobakterien sind jedoch für die direkte Anwendung in Wasserstraßen weder effizient noch praktikabel.
Jetzt berichten Forscher ACS ES&T Wasser haben einen schwimmenden Schwamm mit einem kohleähnlichen Pulver überzogen. In Kombination mit einem Oxidationsmittel zerstörte die Technik über 85 % der Algenzellen aus See- und Flusswasserproben.
Schwaden leuchtend grüner und leuchtend orangeroter HABs oder der weniger leuchtend gefärbten Cyanobakterien Microcystis aeruginosa können Giftstoffe produzieren, die Menschen und Tiere krank machen können. Forscher haben gezeigt, dass Säuren und starke Oxidationsmittel M. aeruginosa-Zellen schädigen und zerstören, aber gleichzeitig unerwünschte, potenziell schädliche Produkte erzeugen.
Kürzlich schlugen Jiangfang Yu, Lin Tang und Kollegen vor, dass Oxidationsmittel auf Persulfatbasis die Algenblüte dieser Art kontrollieren könnten, aber diese Verbindungen erfordern Katalysatoren wie pulverisierte Biokohle – eine holzkohleähnliche Substanz, die aus kohlenstoffhaltigen Abfällen hergestellt wird – um wirksam zu sein . Deshalb wollte das Team ein schwimmendes Material mit Pflanzenkohle entwickeln, das die Zerstörung schädlicher Algenzellen vorantreiben würde, ohne die Umwelt durch Nebenprodukte zu schädigen.
Die Forscher begannen mit einem porösen Schwamm aus Melamin und entwickelten aus Garnelenschalen eine pulverförmige Pflanzenkohle. Sie legten eine dünne Schicht Polyvinylalkohol zwischen den Schwamm und die Pflanzenkohle und verbanden die Schichten bei 572 Grad Fahrenheit miteinander. In Kombination mit einem Oxidationsmittel auf Persulfatbasis beschädigte der schwimmende Schwamm innerhalb von fünf Stunden die Membranen von etwa 90 % der M. aeruginosa-Zellen in Laborschalen. Nach der Spaltung der Membranen gaben die Zellen ihren inneren Inhalt frei, der schnell in kleinere Bestandteile zerfiel.
Darüber hinaus wandten die Forscher das Katalysatorschwamm- und Persulfatsystem auf reale See- und Wasserproben an und stellten fest, dass es mehr als 85 % der Algenzellen inaktivierte. Basierend auf den Ergebnissen schlägt das Team vor, dass das neue System eine erfolgreiche Algensanierungstechnik in Umgebungen sein könnte, die von Algenblüten betroffen sind.
Mehr Informationen:
Lifei Deng et al, Floatable 3D Sponge@SBC-Induced Dual-Pathway-Activated Persulfate for Microcystis aeruginosa Inactivation, ACS ES&T Wasser (2023). DOI: 10.1021/acsestwater.3c00202