Die Quecksilberverschmutzung ist eines der heimtückischsten Probleme unserer Umwelt. Heute haben meine Kollegen und ich von der Flinders University als Ergebnis zukünftiger Forschungsarbeiten ein neues Material vorgestellt, das Quecksilber aus der Umwelt entfernen kann veröffentlicht diese Woche. Das Material – Schwefel-Limonen-Polysulfid – bindet Quecksilber und verändert seine Farbe, was uns zeigt, wie wirksam es ist.

Merkur ist ein Neurotoxin. Am stärksten gefährdet sind sich entwickelnde Föten, und eine Quecksilbervergiftung kann bei ungeborenen Kindern zu Entwicklungsverzögerungen führen.

Der Hauptweg für Quecksilber beim Menschen ist der Verzehr von Fisch. Quecksilber reichert sich im Gewebe von Tieren an, sodass Fische an der Spitze der Nahrungskette hohe und potenziell toxische Mengen enthalten können. Es kann sowohl chronische als auch akute Auswirkungen auf Meereslebewesen haben. Schwangeren wird empfohlen, dies zu tun vermeiden Essen große Mengen bestimmter Fischarten.

Seit der industriellen Revolution hat der Mensch die Zahl erhöht Konzentration von Quecksilber im Ozean um 10 %, Tendenz steigend.

Das Hauptquellen Quecksilber im Wasser in Australien stammt aus der Wasserversorgung, der Produktion, dem Bergbau, der Öl- und Gasförderung sowie der Stromerzeugung.

Unser neues Material entfernt nicht nur Quecksilber aus Wasser und Boden, sondern wird auch aus industriellen Abfallprodukten hergestellt. Unser Material löst also effektiv zwei Probleme: die Beseitigung von Umweltverschmutzung und eine nachhaltige Lösung.

Wenn das Leben dir Limonen gibt

Schwefel-Limonen-Polysulfid ist ein Polymer oder großes Molekül, das, wie der Name schon sagt, aus Schwefel und Limonen besteht. Sulfur ist das Element, das bekanntermaßen nach faulen Eiern riecht, wenn es mit Wasserstoff kombiniert wird, um Schwefelwasserstoff zu erzeugen. Limonen kommt im Öl von Orangenschalen und anderen Zitrusfrüchten vor.

Beides sind Abfallprodukte. Die Erdölindustrie produziert zwischen 60 Millionen und 70 Millionen Tonnen Schwefel jedes Jahr. Rund um den Globus liegen buchstäblich Berge von ungenutztem Schwefel.

Das Zitrusfrüchte-Industrie produziert jedes Jahr mehr als 70 Tonnen Limonen. Die Suche nach einer Verwendung für diese Materialien ist ein wichtiger Beitrag zur Herstellung nachhaltiger Materialien.

Die überwiegende Mehrheit der Polymere (Kunststoffe, Gummi, Farben, Beschichtungen usw.) wird aus endlichen Erdölvorräten gewonnen. Die Identifizierung neuer Quellen ist daher von entscheidender Bedeutung für die nachhaltige Produktion von Polymeren.

Bei der Abfallverwertung werden neue Verwendungsmöglichkeiten für Nebenprodukte gefunden, die sonst als Abfall gelagert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird das neue Polymer in dieser Forschung vollständig aus den industriellen Nebenprodukten Schwefel und Limonen hergestellt – es sind keine weiteren Teile erforderlich.

Quecksilber reinigen

Zu Beginn des Projekts ging es uns vor allem darum, ein neues Polymer aus allgemein verfügbaren und nachhaltigen Materialien herzustellen. In jüngster Zeit gab es einige Berichte über die Verwendung von Schwefel und Limonen als Ausgangsmaterialien für sehr unterschiedliche Arten von Polymeren. Wir wollten einfach herausfinden, ob wir sowohl Schwefel als auch Limonen im selben Polymer verwenden können.

Die chemische Fusion dieser beiden industriellen Nebenprodukte erwies sich als bemerkenswert einfach. Die eigentliche Überraschung kam, als wir sein Verhalten bei der Metallbindung untersuchten. Da das Polymer einen hohen Schwefelgehalt hat, gingen wir davon aus, dass es eine hohe Affinität zu Metallen haben sollte, die sich an Schwefel binden. Dies war tatsächlich der Fall.

Darüber hinaus haben wir herausgefunden, dass es nach nur einer einzigen Behandlung mehr als 50 % des Quecksilbers aus dem Wasser entfernen kann. Nachfolgende Behandlungen können eingesetzt werden, um einen für das Trinken geeigneten Quecksilbergehalt zu erreichen.

Während es andere Materialien gibt, die Quecksilber sehr effizient aus Wasser entfernen, ist unser Material insofern einzigartig, als es weitaus kostengünstiger ist. Wenn das Polysulfid Quecksilber ausgesetzt wird, verändert es außerdem seine Farbe. Diese Farbveränderung bzw. chromogene Reaktion war eine sehr willkommene Überraschung. Diese Eigenschaft können wir als Sensor für Quecksilber nutzen.

Unsere Vorstudien deuten darauf hin, dass das Schwefel-Limonen-Polysulfid nicht toxisch ist. Dies ist eine entscheidende Erkenntnis, wenn das Polymer direkt in natürlichen Ökosystemen wie Flüssen, Seen und Ozeanen verwendet werden soll.

Wir prüfen derzeit die Kommerzialisierung der Technologie. Diese Bemühungen zielen darauf ab, mit bestehenden Branchen und Umweltbehörden zusammenzuarbeiten, um das Material für groß angelegte Sanierungsmaßnahmen zu produzieren und zu verwenden. Wir prüfen auch Optionen für die Suche nach Investitionen für ein Startup-Unternehmen.

Die Verwendung des Materials bei der Beseitigung giftiger Abfälle wird möglicherweise noch ein Jahr oder länger dauern, aber wir verfolgen diese Bemühungen aktiv mit einer Partnerschaft zwischen Flinders Partners (dem Kommerzialisierungszweig der Flinders University) und der University of Tulsa (Mitarbeiter dieser Forschung).

Mit diesem Material wollen wir Quecksilber aus Grundwasser und Boden entfernen. Wir untersuchen auch seinen Einsatz als Komponente in Wasserfiltern, um sicheres Trinkwasser zu gewährleisten. Generell hoffen wir, andere Wissenschaftler und Ingenieure dazu zu inspirieren, neuartige und nützliche Materialien zu entwickeln, die dringende Herausforderungen der Nachhaltigkeit angehen.

Über den Autor

Justin Chalker, Dozent für synthetische Chemie, Flinders University. In Pittsburgh trug er unter der Leitung von Theodore Cohen zur Totalsynthese mehrerer Naturstoffe bei. Unterstützt durch ein Rhodes-Stipendium und ein Graduiertenforschungsstipendium der National Science Foundation schloss Justin anschließend seinen D.Phil ab. an der Universität Oxford unter der Leitung von Benjamin Davis, wo er mehrere Werkzeuge zur ortsselektiven Modifikation von Proteinen entwickelte.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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