Nachhaltige Oberflächenmodifikationen
Schadstoffe wie Nitrat- und Schwermetallionen gelangen über Abwässer in Gewässer und Grundwasser und stellen ein Risiko für Umwelt und Gesundheit dar. Konventionelle Adsorber können diese Stoffe zwar
binden, müssen jedoch regelmäßig ausgetauscht und entsorgt werden, was hohe Kosten und zusätzlichen Ressourcenverbrauch verursacht.
Ziel ist daher die Entwicklung effizienter, kostengünstiger und regenerierbarer Adsorber zur selektiven Entfernung von Schadstoffen aus Wasser.
Hierfür werden poröse keramische Trägermaterialien mit organischen Molekülen funktionalisiert. Die eingebrachten funktionellen Gruppen ermöglichen eine gezielte Bindung bestimmter Stoffe. Durch äußere Reize wie UV-Licht oder pH-Änderungen können die gebundenen Substanzen wieder freigesetzt werden, wodurch sich die Adsorber regenerieren und Schadstoffe oder Wertstoffe gezielt aufkonzentrieren lassen.
Die Technologie bietet Potenzial für Wasseraufbereitung, industrielle Abwasserbehandlung sowie die Rückgewinnung kritischer Rohstoffe wie seltener Erden.
Ein weiterer Ansatz zur Beseitigung von Schadstoffen in Wasser ist die Pyrokatalyse. Die Forschergruppe „PyreH2O“ erforscht dieses Phänomen als neuartigen Ansatz zum Abbau von Mikroschadstoffen in Wasser.
Dabei werden gezielt ungenutzte Wärmequellen wie industrielle Abwärme oder solarthermische Energie eingesetzt, um den Prozess ohne zusätzlichen Energiebedarf anzutreiben. Die Arbeitsgruppe hat in den
vergangenen Jahren wesentliche Grundlagen für das Verständnis dieser Technologie erarbeitet und deren praktisches Potenzial belegt. Darunter der weltweit erste Nachweis der Entfernung eines Mikroschadstoffs aus
Wasser mittels Pyrokatalyse.
English
Advanced Water Technologies - Surface Modifications and Material Developments for Water Treatment
Pollutants such as nitrate and heavy metal ions enter rivers, lakes, and groundwater through wastewater and pose a risk to both the environment and human health.
Conventional adsorbers can bind these substances, but they must be regularly replaced and disposed of, leading to high costs and additional resource consumption.The objective is therefore to develop efficient, cost-effective, and regenerable adsorbers for the selective removal of pollutants from water.
For this purpose, porous ceramic support materials are functionalized with organic molecules. The introduced functional groups enable the targeted binding of specific substances. External stimuli such as UV light or changes in pH can release the bound compounds again, allowing the adsorbers to regenerate while pollutants or valuable substances can be selectively concentrated.The technology offers potential for water purification, industrial wastewater treatment, and the recovery of critical raw materials such as rare earth elements.Another approach for removing pollutants from water is pyrocatalysis. The research group “PyreH2O” investigates this phenomenon as a novel method for degrading micropollutants in water. In this process, unused heat sources such as industrial waste heat or solar thermal energy are deliberately utilized to drive the reaction without additional energy demand. In recent years, the group has established key foundations for understanding this technology and demonstrated its practical potential, including the world’s first proof of removing a micropollutant from water using pyrocatalysis.