Mit Polyoxometallaten zu sauberem Trinkwasser

Ein Forscherteam der Jacobs University (Bremen) konnte mithilfe von POMs (Polyoxometallaten) die Nitratbelastung, bedingt durch intensive Landwirtschaft, im Wasser reduzieren.

POMs sind molekulare Metall-Sauerstoff-Verbindungen, die im Labor oftmals unter erstaunlich simplen Bedingungen mithilfe der Reaktion von verschiedenen Substanzen in Wasser hergestellt werden. Der Chemiker Prof. Dr. Ulrich Kortz und sein Team gehören zu den weltweit führenden auf dem Gebiet der Synthese neuartiger POMs. Von einer „magischen Rezeptur“, spricht der Chemieprofessor, wenn es darum geht die exakten Synthesebedingungen für ein POM zu identifizieren, welches robust und lösungsstabil ist.

In dem konkreten Fall haben die Forscher mit einem bestimmten POM gearbeitet, welches eine vakante Stelle in der Gerüststruktur aufweist. Diese Vakanz wurde systematisch mit verschiedenen Metallatomen gefüllt und darauf untersucht, wie die so angereicherten POMs den elektrokatalytischen Abbau von Nitrat in Wasser beeinflussen. Während die POMs mit Kobalt und Zink eher unauffällig blieben, erwies sich der Einbau von Kupfer oder Nickel als ausgesprochen effektiv: Das nickelhaltige POM senkte den Nitratgehalt um den Faktor 4, und das kupferhaltige POM sogar um den Faktor 50.

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Ulrich Kortz setzt große Hoffnungen in die Methode, weil die Nitratreduktion mithilfe von POMs weniger Kohlendioxid emittiert als herkömmliche Verfahren, also umweltfreundlicher ist. Weitere Untersuchungen sollen nun klären, ob und wie sich die Methode zielsicher im Alltag einsetzen lässt.

Folgendes Video zeigt, wie die POMs entwickelt und für diese Anwendung maßgeschneidert wurden:

Die Nitratbelastung im Grundwasser ist ein seit langem bekanntes Problem in Deutschland. Laut dem Nitratbericht 2016 der Bundesregierung weisen fast ein Drittel der Messstellen für die Grundwasserqualität zu hohe Nitratwerte auf. Verantwortlich dafür ist vor allem der übermäßige Einsatz von Stickstoffdüngern in der Landwirtschaft. Ist das Grundwasser zu stark mit Nitrat belastet, muss es für die Trinkwasserversorgung verdünnt oder das Nitrat technisch reduziert beziehungsweise beseitigt werden. Der erlaubte Grenzwert liegt bei 50 Milligramm pro Liter.

Publikation
Kai-Yao Wang, Bassem S. Bassil, Xiaolin Xing, Bineta Keita, Jasleen Kaur Bindra, Kariem Diefenbach, Naresh S. Dalal, Ulrich Kortz.
Incorporation of Transition-Metal-Ion Guests (Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+) into the Ti2-Containing 18-Tungsto-2-arsenate(III) Monolacunary Host.
European Journal of Inorganic Chemistry, 2016.
DOI: 10.1002/ejic.201601354