"Wunderzelle" gewinnt Ammoniak aus Nitraten

Forschungsleiter Xiao Su bei Versuchen in seinem Labor (Foto: Fred Zwicky, illinois.edu)

Urbana Champaign (pte030/20.02.2023/13:40) - Einen effizienten Weg zur Entfernung von gesundheitsschädlichen Nitraten aus Trink- und Abwasser haben Forscher der University of Illinois ( https://illinois.edu ) gefunden. Sie wandeln die Schadstoffe in Ammoniak um. Das ist ein wichtiger Chemierohstoff, der unter anderem zur Herstellung von synthetischem Dünger verwendet wird. Der Umwandlungsprozess findet in einer elektrochemischen Zelle in einem einzigen Schritt statt.

Elektrode mit Zweifachwirkung

Xiao Su und sein Team haben eine bifunktionale Elektrode entwickelt, die Nitrate etwa aus Grundwasser, das als Trinkwasser aufbereitet werden soll, magisch anzieht. Gleichzeitig - daher "bifunktional" - wirkt sie als Katalysator, da sie Kobalt enthält. Dieser sorgt in Verbindung mit einer elektrischen Spannung dafür, dass die Nitrate in Ammoniak umgewandelt werden. Die Forscher haben ihre Zelle mit nitratverseuchtem Wasser aus Entwässerungsgräben von Ackerland in der Nähe der Hochschule getestet. Im Vergleich zu bisherigen Verfahren ist der Stromverbrauch weitaus niedriger, heißt es.

"Wir haben ein sehr effizientes Erfassungs- und Konvertierungssystem für nitratbelastete Wässer entwickelt, das mit wenig Platz auskommt. Wir brauchen keine separaten elektrochemischen Zellen für die Wasseraufbereitung und Ammoniumproduktion oder zusätzliche Chemikalien oder Lösungsmittel. Unser Modul kann direkt auf den Äckern installiert und mit Strom aus einem kleinen Solarpanel betrieben werden", so Su. Damit könnte Wasser entschärft werden, ehe es in Flüsse und Seen gelangt und dort für zerstörerische Algenblüten sorgt. Sie ersticken letztlich alles Leben. Zudem gelangen die Nitrate nicht mehr in so großen Mengen ins Grundwasser.

Sauberes Grundwasser als Ziel

Aus vielen landwirtschaftlich intensiv genutzten Flächen gelangt nitratbelastetes Regenwasser ins Grundwasser. Die Wasserwerke müssen hohen Aufwand betreiben, um die Grenzwerte einzuhalten. Meist gelingt ihnen das nur, indem sie belastetes und unbelastetes Wasser vermischen und so den prozentualen Gehalt reduzieren. Wegen zu hoher Nitratgehalte im Grundwasser ist Deutschland bereits auf der Anklagebank gelandet. Die EU strengte 2016 ein entsprechendes Verfahren an, um den Einsatz von Gülle und synthetischem Stickstoffdünger zu reduzieren.

(Ende)