Eukalyptusrinde als Filtermaterial für Wasser, Luft und Kohlendioxid

Eukalyptusrinde – ein Material, das üblicherweise von Baumstämmen entfernt und entsorgt wird – eignet sich überraschend gut dazu, verschmutztes Wasser zu filtern, Schadstoffe aus der Luft zurückzuhalten und Kohlendioxid abzuscheiden.

Forschende in Australien haben einen Weg entwickelt, daraus ein leistungsstarkes Filtermaterial herzustellen. Das Verfahren ist einfacher als die Prozesse, die derzeit in der Industrie üblich sind.

Die Ergebnisse stammen von der RMIT University. Dort hat ein Team unter Leitung der Doktorandin Pallavi Saini untersucht, wie sich Eukalyptusrinde in eine stark poröse Form von Kohlenstoff umwandeln lässt.

Kohlenstofffiltration mit Baumrinde

Poröse Kohlenstoffmaterialien sind keineswegs neu. Aktivkohle kommt bereits vielfach in Wasserfiltern, Luftreinigern und Anlagen zur industriellen Gasbehandlung zum Einsatz.

Ihre Wirkung beruht auf einem dichten Geflecht mikroskopisch kleiner Poren, das unerwünschte Moleküle auffängt, während Luft oder Wasser hindurchströmt.

Entscheidend ist dabei nicht allein das Ausgangsmaterial, sondern wie gut diese Struktur erhalten bleibt.

Das RMIT-Team stellte fest, dass sich aus Eukalyptusrinde mit vergleichsweise unkomplizierter Verarbeitung ein poröses Kohlenstoffmaterial gewinnen lässt. Seine Leistung entspricht jener von Materialien, die mit wesentlich komplexeren Verfahren hergestellt werden.

Die meisten porösen Kohlenstoffe erfordern derzeit mehrstufige Herstellungsprozesse mit hohem Energie- und Infrastrukturaufwand. Der hier angewandte Ansatz benötigt dagegen nur einen einzigen Verarbeitungsschritt.

„Sie wird gewöhnlich als Abfall mit geringem Wert betrachtet, doch mit einem einfachen Verfahren konnten wir sie in ein hochporöses Material mit starker Adsorptionsleistung umwandeln“, sagte Saini. „Das zeigt, wie übersehene Biomasse in etwas Nützliches verwandelt werden kann.“

Ungenutzte Baumrinde mit großem Potenzial

Weltweit untersuchen Forschende zahlreiche Arten pflanzlicher Abfälle als Ausgangsstoffe für diesen Kohlenstofftyp – darunter landwirtschaftliche Reststoffe, Rückstände aus der Forstwirtschaft und industrielle Nebenprodukte.

Dabei stehen stets dieselben Fragen im Mittelpunkt: Wie verfügbar ist das Material, wie nachhaltig ist es, wie aufwendig lässt es sich verarbeiten und wie gut funktioniert es tatsächlich?

Eukalyptusrinde schneidet bei den meisten dieser Kriterien gut ab, besonders in Australien. Dort wachsen mehr als 900 Arten von Eukalypten und verwandten Bäumen.

Bei üblichen forstwirtschaftlichen Arbeiten wird die Rinde ohnehin entfernt. Ihre Nutzung erfordert daher weder zusätzliche Flächen noch Wasser oder Nahrungsmittelproduktion. Es handelt sich um einen Abfallstoff, der bereits in großen Mengen anfällt.

„Die Stärke dieses Ansatzes liegt in seiner Einfachheit“, sagte der Mitautor der Studie, Dr. Deshetti Jampaiah, Forschungsstipendiat an der RMIT University.

„Wir verwandeln einen breit verfügbaren Abfallstoff ohne komplexe Verarbeitungsschritte in einen funktionalen Kohlenstoff mit vielversprechender Leistung. Dadurch ist er für Umweltanwendungen in der Praxis besonders relevant.“

Kohlenstoffabscheidung und Filtration

Die möglichen Einsatzbereiche sind recht vielfältig. Forschende auf der ganzen Welt prüfen vergleichbare Materialien für die Wasserreinigung, Abwasserbehandlung sowie die Filterung von Luft und Industriegasen.

Zugleich wächst das Interesse an porösen Kohlenstoffen zur Abscheidung von Kohlendioxid. Ob dies funktioniert, hängt jedoch stark von der Porenstruktur, der Regenerierbarkeit des Materials und den Kosten bei großtechnischer Anwendung ab.

Als praktische Anwendung vor Ort nennen die Forschenden Filtersysteme für regionale und abgelegene Gemeinden.

Solche Systeme könnten besonders dort hilfreich sein, wo sauberem Wasser nicht zuverlässig verfügbar ist und keine Infrastruktur im industriellen Maßstab besteht.

Für einen breitflächigen Einsatz ist diese Technologie allerdings noch nicht bereit. Zunächst müssen die Forschenden die Haltbarkeit bewerten und prüfen, wie gut sich das Material nach dem Einsatz regenerieren lässt.

Außerdem gilt es festzustellen, wie es sich in realen Betriebssystemen statt unter Laborbedingungen verhält. Dennoch wirkt der Ausgangspunkt vielversprechender, als das Rohmaterial zunächst vermuten lässt.

„Diese Arbeit zeigt, wie Eukalyptusrinde in Materialien umgewandelt werden kann, die saubereres Wasser, sauberere Luft und die Abscheidung von Kohlenstoff unterstützen“, sagte der Mitautor der Studie Suresh Bhargava, angesehener Professor an der RMIT University.

„Am CAMIC verbinden wir Innovationen der Kreislaufwirtschaft mit konkreten gesellschaftlichen Auswirkungen und begleiten zugleich die nächste Forschendengeneration, damit diese Arbeit zielgerichtet bleibt.“

Indigene Erkenntnisse prägen die Forschung

Ein besonders interessanter Teil der künftigen Pläne des Teams reicht über das Labor hinaus.

In Australien gibt es mehr als 900 Eukalyptusarten, deren chemische und strukturelle Eigenschaften unterschiedlich sind. Das könnte beeinflussen, wie gut sie sich als Filtermaterialien eignen.

Zu bestimmen, welche Arten am besten funktionieren, ist nicht nur eine Frage der Laboranalyse.

Die Forschenden planen eine Zusammenarbeit mit indigenen Menschen und Organisationen, die über umfassendes, über lange Zeit erworbenes Wissen zu Eukalyptusarten auf dem gesamten Kontinent verfügen. Dieses Wissen entstand über Generationen hinweg und lässt sich nicht allein durch wissenschaftliche Analysen nachbilden.

Das Team betonte, dass jede solche Zusammenarbeit von echtem Respekt geprägt sein solle und nicht als nachträglicher Gedanke behandelt werde.

Dies ist ein ungewöhnlicher Aspekt in einer ansonsten materialwissenschaftlichen Veröffentlichung. Er verweist jedoch auf eine wichtige Tatsache: Die Frage, welche Bäume genutzt werden sollten und weshalb, profitiert von mehr als einer Form des Wissens.