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Biologischer Abbau Kohlenstoff-basierter Nanomaterialien

 

Kohlenstoff-basierte Nanomaterialien zeichnen sich durch ausgesprochene Stabilität aus und werden aufgrund dieser Eigenschaften immer häufiger industriell genutzt. Hans-Peter Kohler und sein Team liefern mit ihrem Projekt wichtige Erkenntnisse, mit denen der Verbleib kohlenstoff-basierter Nanomaterialien in der Umwelt besser eingeschätzt werden kann.

Hintergrund (abgeschlossenes Forschungsprojekt)

Kohlenstoff-basierte Nanomaterialien (CBN) wie Kohlenstoff-Nanoröhren und Fullerene haben ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeiten und sind extrem robust gegenüber Hitze und Kälte sowie chemischen und mechanischen Belastungen. Diese Eigenschaften sind von grossem Nutzen für die Industrie. Die Herstellung von kohlenstoff-basierten Nanomaterialien steigt stetig und liegt aktuell weltweit bei etwa 300 Tonnen pro Jahr allein für Kohlenstoff-Nanoröhren und Fullerenen. Gleichzeitig lassen diese Eigenschaften aber auch darauf schliessen, dass kohlenstoff-basierte Nanomaterialien auch in der Umwelt physikalischen, chemischen und biologischen Einflüssen trotzen und so nur sehr schwer abgebaut werden. Zu Beginn des NFP 64 wusste man noch wenig über Abbau- und Umwandlungsprozesse dieser Materialien. Mit seinem Team entwickelte Hans-Peter Kohler Methoden, um den Abbau verschiedener kohlenstoff-basierter Nanomaterialien quantitativ und qualitativ zu untersuchen.

Resultate

Die Forscher untersuchten systematisch den Abbau von 13 verschiedenen CBN durch das Enzym Peroxidase. Die Experimente zeigten, dass dieser Abbau sehr langsam ist und deuten darauf hin, dass CBN, einmal in die Umwelt gelangt, unter Umständen über Jahrzehnte unverändert in der Umwelt bleiben können. Ausserdem wurden in dem Forschungsprojekt Charakteristiken von CBN beschrieben, welche die Materialien mehr oder weniger resistent gegen Umwandlungs- und Abbauprozesse machen. Schlussendlich wurde im Rahmen dieses Projektes eine Publikation erarbeitet, welche die bestehenden Techniken und Resultate zur qualitativen und quantitativen Analyse von CBN sowie zu deren Anwendungen zusammenfasst.

Bedeutung

Das Projekt liefert grundlegendes Wissen, das Risikobeurteilung von kohlenstoffbasierten Nanomaterialien einfliessen sollte. Die Resultate machen deutlich, wie wichtig es ist, kohlenstoff-basierte Nanomaterialien systematisch zu charakterisieren, um den Verbleib dieser Materialien in der Umwelt einschätzen zu können.

Originaltitel

Biotransformation of fullerenes and carbon nanotubes (BioCarb)

Projektleitung

  • Dr. Hans-Peter Kohler

Weitere Gesuchstellende

  • Prof. Juliane Hollender

 

 

Weitere Informationen zu diesem Inhalt

 Kontakt

Dr. Hans-Peter Kohler Umweltmikrobiologie Eawag Uberlandstrasse 133 8600 Dübendorf +41 44 823 51 52 kohler@eawag.ch