Nanosan

"NanoNature" BMBF-Verbundprojekt

Bundesministerium für Bildung und Forschung


Wie wirken Eisenoxid-Nanopartikel?

Eisenoxide ("Rost") können unterschiedliche chemische und kristalline Zusammensetzungen aufweisen (z.B. Hämatit Fe2O3, Magnetit Fe3O4 oder Goethit α-FeO(OH)). Als Nanopartikel bezeichnet man sie dann, wenn sie einen Partikeldurchmesser zwischen 1 und 1000 nm aufweisen - als Kolloide, wenn sie zusätzlich in einem Medium (z.B. Wasser) suspendiert sind.

Das neue Sanierungsverfahren beruht auf der Stimulation der mikrobiellen Eisenreduktion von flüchtigen Kohlenwasserstoffen wie Benzol oder Toluol. Die Mikroorganismen übertragen hierbei Elektronen von den Schadstoffen auf oxidierte Eisenverbindungen. Diese Reaktion erfolgt extrazellulär, wobei ein direkter Kontakt der Mikroorganismen mit der vorhandenen Eisenoxid-Matrix kaum zu Stande kommt. Die Elektronenübertragung geschieht deshalb mittels „Elektronenshuttling“ durch a) Huminstoffe, b) sogenannte „Nanodrähte“ oder c) Nanopartikel (NP). Für diese katalytische Wirkung besitzen die Nanopartikel besonders günstige Eigenschaften, weil sie besonders hohe spezifische Oberflächen, höhere Oberflächenenergien und reaktivere Oberflächenstrukturen aufweisen. Allerdings ist noch nicht genau geklärt, inwieweit sie auch ökotoxikologisch wirken können.

Untersuchungen am HMGU ergaben, dass insbesondere Ferrihydrit-NP (5Fe23+O3·9H2O) zu einer starken Stimulation des anaeroben Abbaus organischer Substrate führen und dabei reaktionsträge gößere Partikel katalytisch aktivieren können. Dies wurde auch unter simulierten Umweltbedingungen bestätigt. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Zugabe von Eisenoxid-Nanopartikeln in kontaminiertes Grundwasser den Abbau von Schadstoffen um Größenordnungen verstärken kann.