Filter soll helfen, umstrittenes Herbizid aus Wasser zu entfernen

DMZ – LANDWIRTSCHAFT ¦ Patricia Jungo ¦                 

Glyphosat ist das weltweit wohl am häufigsten eingesetzte Herbizid und daher leider auch schon lange in Gewässern, Böden und der Nahrungskette präsent. Dies erklärt die Tatsache, dass der Einsatz von Glyphosat hoch umstritten ist. Zudem gab es in der Vergangenheit auch immer mehr Hinweise darauf, dass das Organophosphat für Fehlbildungen und Nervenschäden in verschiedenen Organismen verantwortlich sein kann.

Auch der Verdacht, dass Glyphosat krebserregend sein soll, steht im Raum. So erscheint es nur logisch, dass zumindest bei der Trinkwassergewinnung das Herbizid aus dem Wasser entfernt werden muss. Dies könnte nun dank eines neuartigen Filters möglich sein, welcher auf einer metallorganischen Gerüstverbindung (MOF) basiert, die das Glyphosat selektiv bindet. Ein Team rund um Shaghayegh Naghdi von der Technischen Universität Wien hat diesen Glyphosat-Filter entwickelt. Als Basis diente eine metallorganische Gerüstverbindung (MOF). Bei diesen organischen Kohlewasserstoff-Gerüsten sind über Komplexbindungen Metallionen „eingebaut“. Aufgrund ihrer schwammartigen Struktur haben MOFs eine besonders große Oberfläche – bis zu 7000 Quadratmeter pro Gramm.

Seniorautor Dominik Eder von der TU Wien erklärt diesbezüglich, dass ein ganzes Fußballfeld in einem Gramm MOF Platz hat und demzufolge in den Poren viele Moleküle adsorbiert werden können, was MOFs zu idealen Materialien macht, mit denen Moleküle wie CO2, anorganische Salze und organische Schadstoffe direkt aus der Luft oder Wasser gebunden werden können. Die von den Forscher:innen als Basis für den Glysphosat-Filter eingesetzte Verbindung MIL-125-Ti, enthält in ihrem Kohlestoff-Gerüst Titan-Ionen. Normalerweise sind jedoch die Poren dieses MOF zu eng und das Glyphosat kann nur schwer bis zu den Stellen vordringen, an denen aktive Adorptionsprozesse ablaufen.

Doch auch für dieses Problem zeigte sich die passende Lösung. Die Chemiker:innen entwickelten eine Methode, die es ermöglichte, zusätzliche Poren mit einem Durchmesser von bis zu zehn Nanometer in das MOF einzubauen. Dazu wurde die Zahl der organischen Verbindungsstreben im Gerüstbau selektiv verringert. So entstand mehr Platz für das Glyphosat und auch die Bildung zusätzlicher aktiver Bindungsstellen für das Herbizid. Diese entstehenden Bindungen vermögen Glyphosat und ähnliche Verbindungen schnell und effizient zu adorbieren. Als Resultat der Arbeit der Forscher:innen zeigt sich eine metallorganische Gerüstverbindung, mit der es gelingt, Glyphosat schnell, selektiv und mit hoher Effizienz aus Wasser zu entfernen. Erste Test erwiesen, dass das MOF in nur 20 Prozent der Zeit dreimal so viel Glyphosat aufnehmen kann wie das derzeit beste bekannte Adsorptionsmittel. Weiter erläutert Dominik Eder, dass die Bindungen zudem schwach genug sind, um Glyphosat mit Hilfe einer einfachen Natriumchlorid-Salzlösung wieder zu entfernen, was erlaubt, diese MOFs mehrmals zu verwenden. Ziel der Forscher:innen ist die Entwicklung weiterer MOFs, die auch zum Adsorbieren anderer Schadstoffe zum Einsatz kommen können.

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