Von der Natur inspiriert: Seltenerdgewinnung aus Abwässern

Wissenschaftler ahmen Eigenschaften von Muscheln nach, um Rohstoffe ohne Chemie zu gewinnen.

Forscher der Penn State University haben eine Nanozellulose-Beschichtung entwickelt, mit der Seltene Erden aus sekundären Quellen wie Abwasser ohne großen Energieaufwand gewonnen werden können. Wie das Team in der Fachzeitschrift ACS Applied Materials and Interfaces schreibt, hat es sich dabei von Muscheln inspirieren lassen, insbesondere von deren Fähigkeit, an Unterwasseroberflächen zu haften. Die sogenannte Mussel-Inspired Nanocellulose-Coating (MINC) (zu Deutsch: An Muscheln angelehnte Nanozellulose-Beschichtung) besteht aus mikroskopisch kleinen haarigen Zellulose-Nanokristallen, die die Haftfähigkeit von Muscheln mit ähnlichen klebrigen Eigenschaften nachahmen. Die Beschichtung wird hauchdünn auf ein Substrat aufgebracht. Durch eine chemische Reaktion bildet MINC eine dünne Molekül-Schicht, sodass es an einer Vielzahl von Substraten haften kann.

Das Team der Penn State konzentrierte sich bei seinem Experiment auf die Gewinnung des Seltenerdelements Neodym, das ein wichtiger Bestandteil von Hochleistungs-Permanentmagneten ist, die beispielsweise in Motoren von Elektrofahrzeugen oder Windkraftanlagen eingesetzt werden. Wie die Wissenschaftler betonen, werden bei der herkömmlichen Gewinnung von Neodym, einschließlich der Trennung von anderen Seltenen Erden, Säuren und andere Chemikalien verwendet. MINCs Ansatz der Bionik, auch genannt Biomimikry, also die Nachahmung der Natur, könnte daher eine „nachhaltigere und umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Methoden“ (Übersetzung Rohstoff.net) darstellen, so der Hauptautor Amir Sheikhi, Assistenzprofessor für Chemieingenieurwesen und biomedizinische Technik an der Penn State University. Allerdings ließ das Team offen, wie weit sie von der Praxis entfernt sind.

Bionik schon seit geraumer Zeit Gegenstand der Forschung

Die Wissenschaftler der Penn State University sind nicht die ersten, die sich bei der Gewinnung von Seltenen Erden von der Natur inspirieren lassen. Von Algen bis hin zu Bakterien versuchen Forscher auf der ganzen Welt, die in der Natur vorkommenden Prozesse zu imitieren. Vor allem Bergbaurückstände sind dabei von großem Interesse, da sie einerseits durch ihren hohen pH-Wert die Gewässer in der Umgebung verschmutzen und ihre Reinigung den Einsatz von Chemikalien erfordert, sie andererseits eine mögliche Rohstoffquelle sein könnten. Auch hier setzen die Forscher auf die Bionik. Wissenschaftler der Northwestern University in Evanston, Illinois, haben beispielsweise einen neuen Schwamm entwickelt, der giftige Metalle wie Blei aus verschmutztem Wasser entfernen kann, sodass nur Trinkwasser zurückbleibt. Die Forscher wollen den Schwamm im nächsten Schritt auch zum Filtern von Minen Abwässern testen. 

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