Sauberes Wasser in Rekordzeit – Forscher bringen Schadstoffe per Ultraschall zum Verschwinden

Verunreinigtes Wasser bleibt eine der größten Herausforderungen moderner Umwelttechnik – selbst modernste Kläranlagen stoßen bei bestimmten Stoffen an ihre Grenzen. Rückstände aus Arzneimitteln, Farbstoffen oder Industriechemikalien lassen sich nur schwer abbauen und gelangen oft zurück in die Umwelt. Die bisherigen Methoden zur Wasserreinigung sind zwar wirksam, doch sie haben Schwächen: Sie benötigen regelmäßig frische Chemikalien und verlieren mit der Zeit an Effizienz. Chinesische Wissenschaftler haben nun einen anderen Weg eingeschlagen – und ein Material entwickelt, das sich selbst aktiviert. In der Fachzeitschrift Advanced Powder Materials beschreiben sie eine Technik, bei der Ultraschall genutzt wird, um die Wasserreinigung mit Cobalt deutlich schneller, stabiler und ressourcenschonender zu machen.

Elektrische Felder im Inneren aktivieren das Cobalt

Das Herzstück der Entwicklung ist ein neuartiger Werkstoff namens BTC-8. Dabei handelt es sich um winzige Kristalle, sogenannte Nano-Ferroelektrika, die zu acht Prozent mit Cobalt versetzt sind. Diese Partikel besitzen eine besondere Eigenschaft: Wird Ultraschall angewendet, entstehen im Inneren elektrische Felder. Diese wirken wie eine integrierte Energiequelle, die das Cobalt in einen hochaktiven Zustand versetzt.

Entscheidend ist der sogenannte Spin-Zustand der Cobaltionen. Nur im sogenannten High-Spin-Zustand kann Cobalt besonders wirksam mit dem Reinigungsmittel Peroxymonosulfat (PMS) reagieren. Dabei entstehen aggressive Sauerstoffteilchen, die Schadstoffe in kürzester Zeit zersetzen.

Wasserreinigung mit Cobalt: 28-mal schneller als bisher

Die Forscher testeten die Wirksamkeit von BTC-8 mit dem Farbstoff Rhodamin B, der als Modell für schwer abbaubare Verunreinigungen gilt. Das Ergebnis: Innerhalb von 2,5 Minuten war der Stoff vollständig entfernt. Zur Aktivierung genügten handelsübliche Ultraschallwellen. Im Vergleich dazu benötigte herkömmliches, nicht dotiertes Bariumtitanat 28-mal so lange.

Ein weiterer Vorteil: BTC-8 bleibt auch nach mehreren Einsätzen leistungsfähig. Nach fünf Reinigungsdurchläufen lag die Aktivität noch bei 93,96 Prozent. Es zeigt also kaum Verschleiß. Das Material funktioniert in verschiedenen Wasserarten – darunter Brunnenwasser, Abwasser und sogar Meerwasser. Nur in stark basischen Umgebungen traten Einschränkungen auf.

Mechanischer Impuls ersetzt chemische Nachfüllung

Der technische Ansatz verzichtet auf externe Energiequellen oder chemische Zusatzstoffe. Die für die Katalyse nötige Energie entsteht im Inneren der Kristalle durch die Ultraschallwellen. Diese Kraft verändert die elektronischen Eigenschaften des Materials und bringt das Cobalt in den aktiven Zustand.

Statt auf klassische Chemie setzen sie auf physikalische Mechanismen wie Piezoelektrizität. Damit entsteht ein steuerbarer, effizienter Reinigungsprozess, der sich auch für größere Systeme – etwa in Kläranlagen oder der Industrie – eignet. Die Wasserreinigung mit Cobalt erreicht so ein neues Niveau: schnell, präzise, umweltfreundlich und skalierbar.

Kurz zusammengefasst:

• Ein neu entwickeltes Material mit Cobalt reinigt Wasser durch Ultraschall bis zu 28-mal schneller als herkömmliche Verfahren – ohne chemische Nachfüllung.
• Die Wasserreinigung mit Cobalt nutzt elektrische Felder im Inneren von Kristallen, um Schadstoffe gezielt und besonders effizient zu zersetzen.
• Das Material BTC-8 bleibt über viele Zyklen stabil, funktioniert in verschiedenen Wasserarten und verhindert den Austritt von Cobalt ins Wasser.

Übrigens: Auch dort, wo kein Acker weit und breit zu sehen ist, gelangt Glyphosat ins Wasser – direkt aus dem häuslichen Abfluss. Wie Waschmittel zur unsichtbaren Quelle des Umweltgiftes werden, zeigt eine neue Untersuchung aus Tübingen. Mehr dazu in unserem Artikel.

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