Einen Weg finden, Mikroplastik aus dem Abwasser zu entfernen – mit Okra, Aloe

In vielen Küchen dient Okra als meisterhaftes Andickungsmittel für Eintöpfe und Suppen. Die Schmiere dieser Frucht und anderer Pflanzen wie Aloe, Kaktus und Flohsamen kann auch Wasser und Abwasser von einigen Arten fester Schadstoffe sowie einigen gelösten reinigen. Jetzt haben Forscher gezeigt, dass Kombinationen dieser Pflanzenextrakte in Lebensmittelqualität Mikroplastik aus dem Abwasser entfernen können.

Die Forscher stellen ihre Ergebnisse heute auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society (ACS) vor.

Die gesundheitlichen Auswirkungen der Aufnahme von Mikroplastik – winzige Plastikstücke von 5 mm oder kleiner – sind derzeit unklar, aber Studien deuten darauf hin, dass Menschen jedes Jahr unbeabsichtigt Zehntausende dieser Partikel konsumieren. „Wir glauben, dass Mikroplastik an sich kein großes Gesundheitsrisiko darstellt, aber alles, was mit ihnen in Berührung kommt, oder irgendeine Art von giftigen Substanzen, die an diese Kunststoffe haften, könnte in unseren Körper gelangen und Probleme verursachen“, sagt Rajani Srinivasan, Ph. D., der Hauptforscher für das Projekt.

Im typischen Abwasserbehandlungsprozess wird Mikroplastik in zwei Schritten aus dem Wasser entfernt. Erstens werden diejenigen, die schwimmen, einfach von der Wasseroberfläche abgeschöpft. Dieser Schritt entfernt jedoch nur einen Bruchteil des insgesamt vorhandenen Mikroplastiks. Der Rest muss entfernt werden, indem Flockungsmittel oder klebrige Chemikalien hinzugefügt werden, die Mikroplastik anziehen und große Klumpen bilden. Die Klumpen sinken dann auf den Grund des Wassers und können von diesem getrennt werden.

Srinivasan von der Tarleton State University weist darauf hin, dass einige der Substanzen, die derzeit zur Entfernung von Schadstoffen verwendet werden, potenziell schädlich sind, weshalb sie und ihr Team ungiftige Alternativen untersucht haben. Beispielsweise kann ein gängiges Flockungsmittel, Polyacrylamid, unter bestimmten Bedingungen in giftige Chemikalien zerfallen. „Es hilft nichts, wenn wir versuchen, Wasser zu reinigen, aber potenziell giftige Substanzen hinzufügen, um die Schadstoffe zu entfernen“, sagt sie.

Zuvor hatte Srinivasan die Verwendung von Pflanzenextrakten in Lebensmittelqualität als ungiftige Flockungsmittel untersucht, um textilbasierte Schadstoffe aus Abwasser zu entfernen. Ihr Team konzentrierte sich speziell auf Polysaccharide in den Extrakten, da diese Biopolymere die geeigneten chemischen und biologischen Eigenschaften besitzen, um Schadstoffe wie Farbstoffe oder sogar Bakterien anzuziehen und einzufangen. „Ich habe mit der Entfernung von Mikroorganismen und ähnlichen Dingen gearbeitet und dachte: ‚Warum nicht Mikroplastik ausprobieren?’“, sagt sie.

Daher testete das Team aus Studenten und Masterstudenten Polysaccharidextrakte aus Bockshornklee, Kaktus, Aloe Vera, Okra, Tamarinde und Flohsamen – alles Materialien in Lebensmittelqualität – als Flockungsmittel, um Mikroplastik einzufangen. Sie testeten Verbindungen aus den einzelnen Pflanzen sowie in verschiedenen Kombinationen. Dazu fügten sie diese Extrakte verschiedenen mikroplastikhaltigen Wasserquellen hinzu. Dann untersuchten sie Mikroskopaufnahmen der Flockungsmittelklumpen vor und nach der Behandlung und zählten das Mikroplastik, um festzustellen, wie viele Partikel entfernt worden waren.

In ihren Experimenten fanden die Forscher heraus, dass Polysaccharide aus Okra gepaart mit denen aus Bockshornklee Mikroplastik am besten aus Meerwasser entfernen können, während Polysaccharide aus Okra gepaart mit denen aus Tamarinde am besten für Süßwasserproben geeignet sind. Insgesamt wirkten die pflanzlichen Polysaccharide je nach Kombination von Extrakten und Wasserquelle besser oder genauso gut wie das traditionelle Flockungsmittel Polyacrylamid.

Wichtig ist, dass die pflanzlichen Flockungsmittel in bestehende Wasseraufbereitungsverfahren implementiert werden können. „Die gesamte Behandlungsmethode mit den ungiftigen Materialien nutzt die gleiche Infrastruktur“, sagt Srinivasan. „Wir müssen nichts Neues bauen, um diese Materialien für die Wasseraufbereitung zu verwenden.“

Mit Blick auf die Zukunft werden sie und ihr Team weiterhin die Verhältnisse und Kombinationen von Flockungsmitteln auf Pflanzenbasis anpassen, um die Entfernung verschiedener Mikroplastikarten aus einer Vielzahl von Wasserquellen wie Meerwasser, Mündungswasser, Süßwasser und Grundwasser zu optimieren. Sie planen auch, ihren ungiftigen Mikroplastik-Entfernungsprozess in Feldstudien außerhalb des Labors zu erweitern. Letztendlich hoffen sie, diese neue, auf Pflanzen basierende Methode kommerzialisieren zu können, damit Mikroplastik im industriellen Maßstab aus dem Wasser entfernt werden kann, wodurch saubereres und sichereres Wasser für alle Menschen zum Trinken ermöglicht wird.