Sauberes Trinkwasser dank Indium-Nanotechnologie

Ich bin ein bisschen voreingenommen, ich weiß. Aber meiner Meinung nach kann man dennoch sagen, dass Indium viele interessante Anwendungen hat – von denen viele unser Leben erheblich angenehmer machen. Von Touchscreen-Bildschirmen bis hin zur Kühlung unserer Computerprozessoren wird Indium jeden Tag auf eine Weise verwendet, die von der allgemeinen Bevölkerung nicht wahrgenommen wird. Ein neuer Verwendungszweck von Indium (der gerade an der Rice University entwickelt wird) könnte das Wohlbefinden von Menschen rund um den Globus verbessern, indem Schadstoffe aus dem Grundwasser entfernt werden.

In dem Artikel „Insights into Nitrate Reduction over Indium-Decorated Palladium Nanoparticle Catalysts“ beschreiben Forscher der Rice University und der University of Houston die Verwendung von Nanopartikeln aus Palladium, die mit Indium beschichtet sind, um schädliche Nitrate durch Katalyse zu reduzieren. Wir haben mit Professor Michael Wong und Dr. Kimberly Heck gesprochen, um das Nitratproblem des Grundwassers und die Rolle von Indium in diesem neuen Verfahren besser zu verstehen.

Laut Professor Wong gelangen die in Düngemitteln enthaltenen Nitrate in hohen Konzentrationen in das Grundwasser – insbesondere in landwirtschaftlichen Regionen. Die aktuellen Ionenaustausch-Filtersysteme können den größten Teil der Nitrate herausfiltern, jedoch ohne diese umzuwandeln. Wenn diese Filter rückgespült werden, gelangen die gefangenen Nitrate dann zurück in die Umwelt. Das vorgeschlagene Wasseraufbereitungsverfahren würde diese gefilterten Nitrate in ungiftigen N₂ aufspalten. Die zukünftigen In-Pd-Filteranlagen könnten anstelle der Ionenaustauschsysteme oder zusammen mit diesen verwendet werden, um die  nitrathaltige Lake umzuwandeln.

Hier ist eine kurze Erklärung, wie diese Technologie im Allgemeinen funktioniert: Palladium-Nanopartikel werden gebildet und mit einer nur wenige Atome dicken Indiumschicht beschichtet. Wie im Artikel umrissen wird, funktioniert diese Indiumschicht am besten, wenn nur ca. 40 % der Palladium-Nanopartikeloberfläche beschichtet werden (die Palladiumoberfläche ist weiterhin für die Umwandlung der Nitrite wichtig). Wenn das verunreinigte Wasser die In-Pd-Oberfläche passiert, verlieren Nitratmoleküle ein Sauerstoffatom und werden zu Nitrit reduziert. Im weiteren Verlauf reagieren die Nitrite mit der freiliegenden Palladiumoberfläche und werden (zusammen mit dem H₂ im Wasser) in N₂ und NH₄+ aufgespalten.

Dr. Heck hat die Versuche mit diesen Nanopartikel-Katalysatoren geleitet und die Auswirkungen unterschiedlicher Materialsätze und effizienter Abscheidungsfenster untersucht. Sie erklärte: „Die nächste große Herausforderung in Bezug auf diese Technologie ist die Aufskalierung und Einbindung in bestehende Aufbereitungsverfahren.“

Ich bin schon auf den Erfolg dieses Programms und die Implementierung der Technologie gespannt, um Menschen rund um den Globus zu sauberem Trinkwasser zu verhelfen. Dies ist eine der aufregendsten Indiumanwendungen, die ich mir in naher Zukunft vorstellen kann.

~Jim

Dr. Kimberly Heck (mit freundlicher Genehmigung von Jeff Fitlow/Rice University)