Gerald Bunke: Wasser von Metallen befreien

Gerald Bunke ist Algenspezialist an der Technischen Universität Berlin, am Instituts für Biotechnologie im Fachgebiet Bioverfahrenstechnik.

Quelle: Bunke

Im Sommerurlaub sind sie als grün schimmernder Teppich im Badeareal eher unbeliebt, Sushi-Fans jedoch schätzen die getrockneten Blätter als Ummantelung ihrer Häppchen: Algen sind veilfältig. Gerald Bunke von der Technischen Universität Berlin weiß dass besser als die meiste anderen:  Er setzt die Pflanzen zur Entfernung von Schwermetallen aus kontaminierten Gewässern ein – mit beeindruckendem Erfolg. Die Wasserwerte sind nach der Behandlung besser als es die gesetzlichen Grenzwerte vorschreiben. Nationale und internationale Kooperationen helfen dem Diplomingenieur für Verfahrenstechnik , der auch einen Doktortitel in der physikalischen Chemie sein eigen nennt, bei seiner Forschungsarbeit voranzukommen.

Algen haben sich in den vergangenen  Jahren als wahre Alleskönner entpuppt. Sie dienen Mensch und Tier nicht nur als Nahrungsquelle, sondern werden inzwischen auch als Bioenergielieferant gehandelt. Algenexperte Gerald Bunke hat sich einer weiteren Eigenschaft zugewandt: „Algen eignen sich bestens zur Reinigung von schwermetallbelastetem Wasser." Inzwischen hat sein Team am Institut für Biotechnologie der TU Berlin insgesamt 48 verschiedene Algenspezies und Cyanobakterien auf ihre Bindungseigenschaft zu verschiedensten Halb- und Schwermetallen geprüft. Dabei stellte sich heraus, dass jede Algenspezies offenbar ihre eigene Schwermetall-Vorliebe besitzt. „Cyanobakterien beispielsweise binden am liebsten Blei“, erläutert Bunke ein Projekt, das vom Helmholtz Zentrum Berlin und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt wird.Die Mikroorganismen, so Bunke, tragen auf ihrer Zelloberfläche sogenannte funktionelle Gruppen, an die sich die Schwermetalle unter bestimmten Bedingungen, die etwa abhängig vom pH-Wert sind, anlagern.

In solchen Fermentern wachsen die metallbindenden Algenpopulationen heran.Quelle: Bunke

Umweltfreundlich gegen Schwermetalle

Um das im Labor erprobte Verfahren auch in industriellem Maßstab wirtschaftlich einsetzen zu können, muss die Algenbiomasse allerdings in definierter Form und Größe vorliegen. Nur dann können die Algen in sogenannten Sorptionskolonnen, in röhrenförmigen Reaktoren, eingesetzt werden. Dafür werden die kleinen Spezialisten fachmännisch kultiviert, gewaschen, gefriergetrocknet und zerkleinert, bevor sie durch ein spezielles Verfahren zu kleinen Kügelchen geformt werden, in denen 80% Algenbiomasse enthalten ist. „Die Kügelchen mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern werden in Röhren gefüllt, durch die das kontaminierte Wasser gefördert wird“, erklärt Bunke. An diese Kügelchen können Schwermetalle schließlich perfekt andocken.

„Die positiv geladenen Schwermetalle verbinden sich durch Ionenaustausch mit den funktionellen Gruppen auf der inneren Oberfläche der Algenkügelchen“, erläutert der Fachmann. Im Vergleich zu den handelsüblichen Ionenaustauschern haben sie den Vorteil, dass hier – je nach Verwendung der Algenspezies – speziell eine Metallart aus dem Wasser entfernt werden kann. „Diese Differenzierung kann mit herkömmlichen Ionenaustauschern nicht erzielt werden,“ so der Wissenschaftler. Aus seiner Sicht würde sich sein Ansatz vor allem für die Rückgewinnung von Edelmetallen wie Gold oder Titan eignen. Wirtschaftlich interessant wäre der Ionenaustauscher auf Algenbasis aber auch für die metallverarbeitende Industrie, für die Farb- und Kunststoff-Industrie. An eine Firmengründung denkt der Wissenschaftler zum aktuellen Zeitpunkt  aber noch nicht: „Unsere Algenprodukte müssen noch optimiert werden."

Bereits seit 1994  beschäftigt sich der Berliner Wissenschaftler mit der biologischen Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer. Vorher hatte er viele Jahre Phänomene an Grenzflächen hochporöser Adsobenzien erforscht. Für das Vorankommen seiner Algenforschung arbeitet mit vielen Partnern zusammen, unter anderem mit der BESSY GmbH des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und Energie, der Bundesanstalt für Materialforschung, den Berliner Wasserwerken und der Analytik Jena AG.

Autorin: Andrea van Bergen