Gel mit Silber Nanopartikel desinfiziert Wasser mit nur einem Quetschen

Nach Naturkatastrophen, insbesondere wenn Überschwemmungen aufgetreten sind, ist möglicherweise kein sauberes Trinkwasser verfügbar. Jetzt haben Forscher ein billiges, leichtes Material entwickelt, das Wasser in nur fünf Minuten desinfizieren kann.

Beim Eintauchen in mit Krankheitserregern kontaminiertes Wasser saugt das schwammartige Gel das Wasser auf und tötet Schadorganismen in Sekundenschnelle. Durch das Quetschen des Gels wird trinkbares Wasser freigesetzt und das Material kehrt in seine ursprüngliche Form zurück.

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Die bakterienabtötende Wirkung der neuen Substanz, die in der Zeitschrift Environmental Science & Technology beschrieben wird, hängt von sehr kleinen Silberpartikeln - den so genannten Nanopartikeln - ab Poren des Gels.

Silbernanopartikel werden wegen ihrer antibakteriellen Eigenschaften bereits häufig in Verbraucherprodukten verwendet. Nach Angaben der Environmental Protection Agency (EPA) gehören dazu Zahnpasta, Deodorant, Nahrungsergänzungsmittel, Kleidung und Kinderspielzeug.

Silberbesetztes Gel Ideal für Katastrophenhilfe

Das Einbetten von Materialien mit Silbernanopartikeln ist keine neue Technik, aber die Forscher aus Singapur und den Vereinigten Staaten haben eine neuartige Trägerstruktur namens Poly gefunden (Natriumacrylat) - das ist besonders geeignet für die Reinigung von Wasser in Katastrophengebieten.

"Natriumacrylate sind Aerogele und absorbieren Wasser um ein Vielfaches mehr als ihr Gewicht", sagt Anil K. Karumuri, Doktor der Materialwissenschaft und Nanotechnologie an der Wright State University in Dayton, Ohio.

Neben der Leichtigkeit, aus einem Flugzeug zu fliegen - ein klarer Vorteil bei der Versorgung schwer erreichbarer Katastrophengebiete - zeigten Versuche im Labor, dass ein 3,5 Zoll langer Zylinder von Dieses mit Silber besetzte Gel kann einen halben Liter Wasser mit nur einem Druck aufsaugen und reinigen.

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Das Gel, das in einem Taschenformat geliefert werden kann, kann auch mehr als 20 Mal wiederverwendet werden, ohne seine bakterienabtötenden Kräfte zu verlieren. Darüber hinaus schätzen die Forscher, dass ein persönliches Gel für weniger als 50 Cent hergestellt werden könnte.

Überwindung von Hindernissen für sauberes Wasser

Während einer Naturkatastrophe können durch Überschwemmungen menschliche Abwässer und Viehabfälle in die Wasserversorgung gelangen. Diese Abfälle sind mit Bakterien wie Escherichia coli gefüllt, die Durchfall, Bauchschmerzen und Fieber verursachen können. In schwereren Fällen kann eine bakterielle Infektion zu Dehydration oder Nierenversagen führen.

Um zu sehen, ob die Gele in kontaminiertem Hochwasser funktionieren könnten, testeten die Forscher das neue Material auf Wasser, das mit zwei Arten potentiell schädlicher Bakterien versetzt war - E. Coli und Bacillus subtilis. Nach 15 Sekunden waren die Bakterienlevel auf 0 reduziert.1 Prozent der ursprünglichen Probe. Dies fiel auf ein Millionstel ab, als die Wartezeit auf fünf Minuten verlängert wurde.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, die Silbernanopartikel am Gel haften zu lassen. In einigen Verbraucherprodukten werden Nanopartikel aus dem Material ausgelaugt und können von Menschen mit unbekannten gesundheitlichen Auswirkungen aufgenommen werden. Eine Studie von 2013 PLoS ONE ergab, dass winzige Silberstücke aus diesen Produkten auch die Umwelt beeinträchtigen können.

Im neuen Material haften die Silber-Nanopartikel fester an das Gel und halten sie sicher aus dem Trinkwasser. "Ihre Geräte zeigten einen sehr geringen verlustbehafteten Gehalt an Silbergehalt im behandelten Wasser der WHO [Weltgesundheitsorganisation] - selbst nach längerem Gebrauch", sagt Karumuri.

Obwohl das Gel im Labor gut abschneidet, muss es noch weiter getestet werden, um sicherzustellen, dass es die Arten von Krankheitserregern - Bakterien, Viren und Parasiten - abtötet, die typischerweise Wasserquellen bei Naturkatastrophen kontaminieren. Das Forschungsteam plant bereits einen Feldversuch in Myanmar.

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Weitere Möglichkeiten zur Reinigung von kontaminiertem Wasser

Dieses neue Gel ist nicht das einzige Produkt in der Entwicklung zur Desinfektion von Wasser mit Silber-Nanopartikeln. Karumuri und Kollegen von der Wright State University verwendeten eine ähnliche Methode, um Silbernanopartikel auf einem schaumstoffartigen Material aus porösen Kohlenstoffstrukturen zu züchten. "Diese Schäume sind leichter und vergleichsweise stärker", sagt Karumuri. Sie erlauben auch die Zugabe von Wärme und Elektrizität, was die antibiotische Wirkung der Silberpartikel verstärkt.

Ihre Forschungsergebnisse werden 2013 in einem Artikel in der Zeitschrift Materials Letters vorgestellt.

Es kann noch einige Zeit dauern, bis eine dieser silberhaltigen Wasserbehandlungen nach einer Katastrophe zur Verfügung steht. Bis sie soweit sind, ist es wichtig, auf Nummer sicher zu gehen, wenn es um Trinkwasser geht.

Neben der Bevorratung von Wasserflaschen vor einem Notfall empfehlen die Zentren für Seuchenkontrolle und Prävention, eine der bewährten Methoden zur Desinfektion von Trinkwasser anzuwenden: