Mit Hilfe von Krabbenschalen, Pflanzenextrakten und recyceltem Kunststoff haben Forscher der KAUST eine nachhaltige D\u00fcnnschicht-Verbundmembran entwickelt, die herk\u00f6mmliche Membranen ersetzen k\u00f6nnte, die die Umwelt st\u00e4rker belasten.<\/p>\n\n\n\n
D\u00fcnnschicht-Verbundmembranen werden h\u00e4ufig in Anwendungen wie der Abwasserbehandlung, der Gastrennung und der chemischen Produktion eingesetzt. Sie bestehen aus einem por\u00f6sen Tr\u00e4ger, der von einer ultrad\u00fcnnen Schicht mit nanoskaligen Poren bedeckt ist, die Molek\u00fcle und winzige Partikel einschlie\u00dfen k\u00f6nnen, w\u00e4hrend fl\u00fcssige L\u00f6sungsmittel durchgelassen werden.<\/p>\n\n\n\n
Die meisten dieser Membranen werden aus Materialien hergestellt, die aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden, von denen einige giftig sind. Ein Forscherteam unter der Leitung von Gyorgy Szekely machte sich daher daran, diese Membranen mit umweltfreundlichen Materialien und Verfahren neu zu gestalten.<\/p>\n\n\n\n
Das Team stellte den por\u00f6sen Tr\u00e4ger aus recyceltem Kunststoff her und beschichtete ihn mit einem nat\u00fcrlichen, ungiftigen Polymer namens Chitosan, das aus Krabbenschalen gewonnen wird. Die National Aquaculture Group (Naqua) in Saudi-Arabien produziert j\u00e4hrlich etwa 50.000 Tonnen Garnelenschalenabf\u00e4lle, aus denen 135 Tonnen Chitosan pro Jahr hergestellt werden.<\/p>\n\n\n\n
Um Chitosan zu einer nanopor\u00f6sen Membran zu formen, vernetzte das Team die Polymerketten mit 2,5-Furandicarboxaldehyd (FDA), einem Molek\u00fcl, das in umweltfreundlichen Verfahren aus Pflanzenabf\u00e4llen gewonnen wird. Die Forscher w\u00e4hlten Eukalyptol, das aus den Bl\u00e4ttern des Eukalyptusbaums gewonnen wird, als L\u00f6sungsmittel f\u00fcr diese Reaktion. Au\u00dferdem verwendeten sie einen Katalysator namens TMG, eine umweltfreundlichere Alternative zu den aggressiven Verbindungen, die normalerweise zur Beschleunigung der Vernetzung eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n
“Die Umwandlung von reichlich vorhandener Abfallbiomasse in wertsch\u00f6pfende Materialien, wie diese Membran, l\u00f6st nicht nur ein Problem der Abfallwirtschaft, sondern erzeugt auch ein wertsch\u00f6pfendes Produkt”, sagt Szekely. Die Verwendung von Abfallstoffen bedeutet auch, dass die Kosten der neuen Membran mit denen herk\u00f6mmlicher Membranen vergleichbar sind, f\u00fcgt er hinzu.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n
Nach der Optimierung des Membranvorbereitungsprozesses testeten die Forscher die Membranen mit einem L\u00f6sungsmittel namens Aceton, das Polystyrolmolek\u00fcle unterschiedlicher L\u00e4nge sowie ein kleineres Molek\u00fcl namens Methylstyroldimer enth\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n
Die Membran lie\u00df Aceton mit einer \u00e4hnlichen Geschwindigkeit durchflie\u00dfen wie herk\u00f6mmliche Membranen. “Sie kann auch Molek\u00fcle in der Gr\u00f6\u00dfe von Farbstoffen oder pharmazeutischen Wirkstoffen herausfiltern”, sagt Cong Yang, ein Doktorand des Teams. “Daher ist diese Membran praktisch f\u00fcr die biomedizinische, textile, pharmazeutische oder Lebensmittelindustrie einsetzbar.”<\/p>\n\n\n\n
Die Forscher zeigten auch, dass sie die Eigenschaften der Membran mit einem ungiftigen L\u00f6sungsmittel namens TamiSolve fein abstimmen k\u00f6nnen. Sie hoffen nun, mit lokalen Garnelenfarmen zusammenzuarbeiten, um eine nachhaltige Versorgung mit Chitosan zu gew\u00e4hrleisten, und Verfahren zur Herstellung der Membranen in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab zu entwickeln.<\/p>\n\n\n\n
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Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n