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#Neues aus der Industrie
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Katalysatorbasierte Desinfektionsmethode ist 100 Millionen Mal effektiver als Chlor
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Wissenschaftler der Universität Cardiff in Großbritannien haben eine Point-of-Use-Wasserdesinfektionsmethode auf der Basis von Wasserstoffperoxid entwickelt, die millionenfach effektiver ist als die derzeit von öffentlichen Wassersystemen verwendeten Chlorierungsmethoden.
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Im Jahr 1908 wurde Chlor in den Vereinigten Staaten erstmals als wichtiges Desinfektionsmittel eingesetzt. Seitdem hat seine Beliebtheit stark zugenommen und heute werden etwa 2/3 der öffentlichen Wassersysteme mit Chlor oder Chloraminen desinfiziert, um Parasiten, Bakterien und Viren abzutöten. Chlorgehalte bis zu 4 Milligramm pro Liter, oder 4 Teile pro Million, im Trinkwasser werden von der EPA und CDC als sicher angesehen. Bei diesem Wert ist es unwahrscheinlich, dass schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit auftreten. In jüngerer Zeit hat die Forschung jedoch gezeigt, dass Chlor mit natürlich vorkommenden Verbindungen im Wasser reagieren und Verbindungen bilden kann, die in hohen Dosen für den Menschen giftig sein können.
Daher sind einige kommerzielle Anbieter auf Wasserstoffperoxid als Trinkwasserdesinfektionsmittel umgestiegen. In Großbritannien werden jährlich über 4 Millionen Tonnen Wasserstoffperoxid produziert, transportiert und in Fabriken gelagert. Um den Transport ohne Zersetzung zu bewältigen, werden der Wasserstoffperoxidlösung während des Produktionsprozesses oft stabilisierende Chemikalien zugesetzt, die jedoch die Wirksamkeit als Desinfektionsmittel verringern.
Graham Hutchings und sein internationales Forscherteam haben diese Einschränkung überwunden, indem sie einen Katalysator aus Gold und Palladium verwendet haben, der Wasserstoff und Sauerstoff aufnimmt, um Wasserstoffperoxid zu bilden. In einer Studie, die in Nature Catalysis veröffentlicht wurde, zeigte das Team, dass der Katalysator, während er die Elemente zusammenbrachte, um Wasserstoffperoxid zu erzeugen, gleichzeitig eine Reihe hochreaktiver Verbindungen - bekannt als reaktive Sauerstoffspezies (ROS) - produzierte, die, wie das Team nachwies, für die antibakterielle und antivirale Wirkung verantwortlich waren, und nicht das Wasserstoffperoxid selbst.
Die Forscher testeten die drei Methoden - Chlor, Wasserstoffperoxid und katalysatorbasiertes Wasserstoffperoxid - gegen E.coli-Bakterien. Unter identischen Bedingungen erwies sich die katalysatorbasierte Methode als 10 Millionen Mal wirksamer bei der Abtötung der Bakterien als eine entsprechende Menge des industriellen Wasserstoffperoxids und über 100 Millionen Mal wirksamer als die Desinfektion mit Chlor.
Außerdem wurde gezeigt, dass die Katalysatormethode im Vergleich zu den beiden anderen Methoden Bakterien und Viren in kürzerer Zeit abtötet.
Während die Forscher weiter an der Verfeinerung arbeiten und sich in Richtung Scale-up bewegen, hat die einfach anzuwendende Methode die Chance, die Wasserdesinfektion und -nutzung zu revolutionieren.
Derzeit haben schätzungsweise 785 Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Wasser, und 2,7 Milliarden Menschen leiden mindestens einen Monat pro Jahr unter Wasserknappheit. Darüber hinaus leben weltweit 2,4 Milliarden Menschen in Gegenden mit unzureichenden sanitären Einrichtungen, die oft für tödliche Krankheiten wie Cholera, Typhus und Rotavirus verantwortlich sind.
Daher bedeutet ein einfaches, kostengünstiges Point-of-Care-Gerät, das Wasser sofort desinfizieren kann, für viele den Unterschied zwischen Leben und Tod.
"Wir haben jetzt ein bewährtes Ein-Schritt-Verfahren, bei dem neben dem Katalysator nur die Zufuhr von verunreinigtem Wasser und Strom erforderlich ist, um eine Desinfektion zu erreichen", so Hutchings, Chemieprofessor am Cardiff Catalysis Institute. "Entscheidend ist, dass dieser Prozess die Möglichkeit bietet, Wasser in Zeiträumen schnell zu desinfizieren, in denen herkömmliche Methoden unwirksam sind, und gleichzeitig die Bildung von gefährlichen Verbindungen und Biofilmen zu verhindern, die Bakterien und Viren zum Gedeihen verhelfen können."