Sauberes Trinkwasser ist keine Selbstverständlichkeit, auch wenn es im Alltag oft so wahrgenommen wird. Eine zentrale Herausforderung stellt Nitrat dar – eine Verbindung, die in der modernen Landwirtschaft unverzichtbar ist, zugleich aber Umwelt und Gesundheit belasten kann.

„Konventionelle Verfahren wie Ionentausch, Osmose oder klassische Filtration dienen zwar als Ausgangspunkt für die Entfernung von Nitrat aus dem Wasser, führen jedoch meist nur zu einer Verlagerung der Schadstoffe in konzentrierte Nebenströme“, sagt Markus Gallei, Professor für Polymerchemie an der Universität des Saarlandes.

Neuer Ansatz: Schadstoffe chemisch umwandeln

Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Graz (federführend: Prof. Jörg Schachner, Institut für Chemie) verfolgen er und sein Team nun einen neuartigen Ansatz, um das Nitrat nicht nur aus dem Wasser zu entfernen, sondern es gleich ganz aus der Welt zu schaffen: In Graz wurde im Rahmen eines ersten vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekts „Catalytic reduction of nitrate and beyond with non-biological Oxidorhenium(V) complexes“ bereits in den vergangenen Jahren gezeigt, dass sich mit einer besonderen Klasse von Rhenium-Metallkomplexen Perchlorat selektiv zu harmloseren Produkten wie Chlorid und auch Nitrat reduzieren lassen, idealerweise sogar zu Stickstoff.

„Besonders interessant ist dabei, dass diese Katalysatoren gegenüber Luft und Wasser stabil bleiben und damit für diese Reaktion ein ungewöhnlich robustes Profil aufweisen“, erklärt Markus Gallei.

Membranen als Reaktionsraum

In einem zweiten, aktuell geförderten Projekt mit der Bezeichnung „Aqueous catalysis with Oxidorhenium(V) Complexes“ wird diese Chemie gezielt weiterentwickelt, so dass sie letztendlich auch in wässrigen Systemen funktionieren kann.

„Während diese neuen vielversprechenden Verbindungen in Graz weiterentwickelt werden, entwickeln wir in der Polymerchemie an der Universität des Saarlandes poröse Membranen, die als Durchflussreaktoren in Wasser zum Einsatz kommen“, so Professor Gallei über das Ziel des saarländischen Projektteils.

Kontinuierliche Reinigung im Material

Langfristig sollen die Katalysatoren direkt in die Membranstruktur integriert werden. Dadurch könnte die Umwandlung der Schadstoffe kontinuierlich während des Wasserdurchflusses erfolgen.

„Ziel ist es, die chemischen Katalysatoren so in die Membranen zu integrieren, dass die Reaktion direkt im Material und unter kontinuierlichen Strömungsbedingungen abläuft, so dass sich die Schadstoffe im Wasser in unbedenkliche Substanzen überführen lassen“, fasst Gallei zusammen. Die grundlegende Forschungsfrage formuliert er so: „Hinter all dem steht letztlich eine einzige Frage: Kann das Material mehr leisten als trennen? Wir denken: ja – und arbeiten daran, es zu zeigen.“

Projektlaufzeit und Förderung

Das Projekt „Aqueous catalysis with Oxidorhenium(V) Complexes“ läuft seit Anfang März 2026 und ist bis Anfang März 2029 angesetzt. Gefördert wird es vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) mit insgesamt 444.500 Euro.

Quelle: Universität des Saarlandes