Winzige Wasserflöhe könnten eine entscheidende Rolle bei der Entfernung hartnäckiger chemischer Schadstoffe aus dem Abwasser spielen und so den Einsatz in Fabriken, Bauernhöfen und Haushalten sicher machen, wie eine neue Studie zeigt.
Rasante Urbanisierung, Bevölkerungswachstum, nicht nachhaltige Nahrungsmittelproduktion und Klimawandel haben einen beispiellosen Druck auf die Wasserressourcen ausgeübt und in einer globalen Wasserkrise gipfelt. Die nachhaltige Bewirtschaftung und Wiederverwendung von Wasserressourcen ist für die Gewährleistung des gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und ökologischen Wohlergehens von größter Bedeutung.
Persistente chemische Schadstoffe, die aus häuslichen und industriellen Prozessen stammen, entgehen der konventionellen Abwasserbehandlung und verhindern eine sichere Wiederverwendung. Wenn Abwasser in Flüsse eingeleitet wird, gelangt es schließlich in Stauseen, Bewässerungssysteme und Grundwasserspeicher. Diese chemischen Schadstoffe gelangen dann in die menschliche Nahrungskette und in die Wasserversorgung und beeinträchtigen jährlich die Gesundheit von etwa 92 Millionen Menschen.
Wissenschaftler und Ingenieure haben eine Methode zur Nutzung von Daphnien entdeckt, um eine skalierbare, kostengünstige und kohlenstoffarme Methode zur Entfernung von Arzneimitteln, Pestiziden und Industriechemikalien aus dem Abwasser bereitzustellen. Dieser Ansatz vermeidet die toxischen Nebenprodukte, die typischerweise mit aktuellen Technologien verbunden sind.
Die Forscher haben eine Technologie entwickelt, die es ihnen ermöglicht, Wasserflohpopulationen in Kläranlagen nachzurüsten. Was ihre Technologie einzigartig macht, ist die Auswahl der Stämme auf der Grundlage ihrer chemischen Toleranz, die die Forscher aus früheren Umgebungen „wiederbeleben“.
Ihre Ergebnisse veröffentlicht in Wissenschaft der gesamten Umwelt, präsentieren ein internationales Forscherteam unter der Leitung der University of Birmingham. Sie demonstrieren die Wirksamkeit der Entfernung von vier sorgfältig ausgewählten Wasserflohstämmen gegen Diclofenac (Arzneimittel), Atrazin (Pestizid), Arsen (Schwermetall) und PFOS (Industriechemikalie).
Die leitende Autorin Professorin Luisa Orsini von der Universität Birmingham kommentierte: „Unser tiefgreifendes Verständnis der Wasserflohbiologie ermöglichte es uns, Pionierarbeit für eine von der Natur inspirierte tertiäre Abwasserbehandlungstechnologie zu leisten. Dadurch werden kommunale Abwässer verfeinert und die ökologische Gesundheit unserer Flüsse geschützt.“
„Die bemerkenswerte Fähigkeit des Wasserflohs, jahrhundertelang inaktiv zu bleiben, ermöglicht es Wissenschaftlern, ruhende Populationen wiederzubeleben, die unterschiedlichen historischen Verschmutzungsbelastungen ausgesetzt waren. Mithilfe dieser Eigenschaft haben Forscher Stämme mit unterschiedlichen Toleranzen gegenüber chemischen Schadstoffen beschafft und sie in die Technologie integriert.“
Co-Autor Dr. Mohamed Abdallah von der Universität Birmingham sagte: „Unsere Technologie könnte die Qualität des Abwassers verbessern und aktuelle und kommende regulatorische Anforderungen erfüllen, um wiederverwendbares Wasser zu produzieren, das für Bewässerung, industrielle Anwendungen und den Hausgebrauch geeignet ist. Durch Prävention.“ Indem wir verhindern, dass hartnäckige Chemikalien in Gewässer gelangen, können wir auch Umweltverschmutzung verhindern.“
Co-Autor Professor Karl Dearn, ebenfalls von der School of Engineering der University of Birmingham, sagte: „Wir haben diese bemerkenswerten Wasserflöhe in maßgeschneiderte Auffangvorrichtungen eingeführt, um das Abwasser vor seiner endgültigen Freisetzung aufzubereiten. Sobald unsere Technologie installiert ist, behält sie sich weitgehend selbst bei.“ zur klonalen Reproduktionsfähigkeit der Wasserflöhe.
Hauptautor und Ph.D. der University of Birmingham. Student Muhammad Abdullahi fügte hinzu: „Diese neuartige, von der Natur inspirierte Technologie bietet einen potenziell revolutionären Prozess zur nachhaltigen Entfernung hartnäckiger chemischer Schadstoffe aus Abwasser. Indem wir verhindern, dass diese Chemikalien eingeleitet werden, können wir unsere Umwelt und die Artenvielfalt schützen.“
Mehr Informationen:
Muhammad Abdullahi et al., Nutzung von Wasserflöhen zur Wasserrückgewinnung: Eine naturbasierte tertiäre Abwasserbehandlungstechnologie, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.167224