Neuer Katalysator knackt Nitrat im Trinkwasser

Ingenieure der Rice University haben einen neuen Katalysator entwickelt, der Nitrate im Trinkwasser knackt. Dabei entstehen Stickstoff, neutraler Hauptbestandteil der Luft, und Wasser. Der Katalysator besteht aus nanometergroßen Partikeln aus Indium und Palladium. Indium neigt zum Oxidieren, so Kim Heck, die den Katalysator gemeinsam mit dem Chemieingenieur Michael Wong entwickelt hat.

Die Oxidation von Indium passiert vor allem in Wasser, das Nitrate enthält, die für Menschen, vor allem für Babys und Schwangere, gesundheitsschädlich sind. Als man jedoch mit Wasserstoff angereichertes Wasser hinzugab, entriss der Wasserstoff dem Nitrat Sauerstoffmoleküle, sodass sich Wasser bildete. Übrig blieb Stickstoff. Der Katalysator kann immer wieder verwendet werden. Einziges Verbrauchsmaterial ist Wasserstoff.

Nitrate landen im Trinkwasser vor allem in landwirtschaftlich genutzten Regionen, wenn die Bauern zu viel Dünger auf ihren Feldern ausbringen. Der Überschuss wird vom Regen ausgewaschen und landet in Flüssen, Bächen und Seen, teilweise auch im Grundwasser. Auch weite Teile von Deutschland sind vom Nitratproblem betroffen. Bei der normalen Trinkwasseraufbereitung werden Nitrate nicht entfernt. Dazu werden Ionentauscher eingesetzt. Diese müssen, wenn ihre Aufnahmefähigkeit nachlässt, mit Wasser gereinigt werden. Dieses stark nitrathaltige Wasser landet wieder in der Umwelt.

Der beste Weg, Nitrate zu eliminieren, ist eine katalytische Behandlung, bei der die Bestandteile Sauerstoff und Stickstoff gespalten werden. In unserem Fall sind die Produkte Wasser und Stickstoff, weil wir ein bisschen Wasserstoff hinzufügen. Die Nanoteilchen bestehen aus Indium, das in einem kunstvollen Prozess eine Hülle aus Palladium erhält, die nur 40 Prozent der Oberfläche bedeckt.

Das hat sich am Wirkungsvollsten erwiesen. Es ist um wenigsten 50 Prozent effektiver als alle anderen katalytischen Methoden. Gemeinsam mit den Chemieingenieuren Jeffrey Miller von der Purdue University und Lars Grabow von der University of Houston fand sie heraus, dass Indium das Zerbrechen der Nitratmoleküle beschleunigt. Das Palladium verhindert, dass das Indium oxidiert und seine Wirkung verliert.

http://rice.edu

http://purdue.edu

http://uh.edu