Vatten som är förorenat med kvicksilver och andra giftiga tungmetaller är en viktig orsak till miljöskador och hälsoproblem över hela världen. Nu, forskare från Chalmers tekniska universitet, Sverige, presentera ett helt nytt sätt att rengöra förorenat vatten genom en elektrokemisk process. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften Naturkommunikation .

"Våra resultat har verkligen överträffat de förväntningar vi hade när vi började med tekniken, säger forskningsledaren Björn Wickman, från Chalmers Fysiska institutionen. "Vår nya metod gör det möjligt att minska kvicksilverhalten i en vätska med mer än 99 procent. Detta kan föra vattnet väl inom marginalerna för säker konsumtion."

Enligt Världshälsoorganisationen (WHO) kvicksilver är ett av de mest skadliga ämnena för människors hälsa. Det kan påverka nervsystemet, utvecklingen av hjärnan, och mer. Det är särskilt skadligt för barn och kan även överföras från en mamma till ett barn under graviditeten. Vidare, kvicksilver sprids mycket lätt genom naturen, och kan komma in i näringskedjan. Sötvattensfisk, till exempel, innehåller ofta höga halter av kvicksilver.

Under de senaste två åren har Björn Wickman och Cristian Tunsu, forskare vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers, har studerat en elektrokemisk process för att rengöra kvicksilver från vatten. Deras metod fungerar genom att extrahera tungmetalljonerna från vatten genom att uppmuntra dem att bilda en legering med en annan metall.

"I dag, rensa bort det låga, ändå skadligt, halter av kvicksilver från stora mängder vatten är en stor utmaning. Branscher behöver bättre metoder för att minska risken för att kvicksilver släpps ut i naturen, säger Björn Wickman.

Deras nya metod involverar en metallplatta - en elektrod - som binder specifika tungmetaller till den. Elektroden är gjord av ädelmetallen platina, och genom en elektrokemisk process drar det giftigt kvicksilver ur vattnet för att bilda en legering av de två. På det här sättet, vattnet renas från kvicksilverföroreningarna. Legeringen som bildas av de två metallerna är mycket stabil, så det finns ingen risk för att kvicksilveret kommer in i vattnet igen.

"En legering av denna typ har gjorts tidigare, men med ett helt annat syfte i åtanke. Detta är första gången tekniken med elektrokemisk legering har använts för sanering, säger Cristian Tunsu.

En styrka med den nya rengöringstekniken är att elektroden har en mycket hög kapacitet. Varje platinaatom kan binda med fyra kvicksilveratomer. Vidare, kvicksilveratomerna binder inte bara på ytan, men också tränga djupare in i materialet, skapa tjocka lager. Detta innebär att elektroden kan användas under lång tid. Efter användning, den kan tömmas på ett kontrollerat sätt. Vari, elektroden kan återvinnas, och kvicksilvret omhändertas på ett säkert sätt. En ytterligare positiv för denna process är att den är mycket energieffektiv.

"En annan stor sak med vår teknik är att den är mycket selektiv. Även om det kan finnas många olika typer av ämnen i vattnet, det tar bara bort kvicksilvret. Därför, elektroden slösar inte kapacitet genom att i onödan ta bort andra ämnen från vattnet, säger Björn Wickman.

Patent för den nya metoden söks, och för att kommersialisera upptäckten, det nya företaget Atium har bildats. Den nya innovationen har redan tilldelats ett antal priser och utmärkelser, både i Sverige och internationellt. Forskningen och kollegorna i företaget har också fått stark respons från industrin.

"Vi har redan haft positiva interaktioner med ett antal intresserade parter, som vill testa metoden. Just nu, vi arbetar på en prototyp som kan testas utanför labbet under verkliga förhållanden."

Potentiella användningsområden för den nya metoden

Tekniken kan användas för att minska mängden avfall och öka renheten hos avfall och processvatten i den kemiska och gruvindustrin, och inom metallproduktion. Det kan bidra till bättre miljöstädning av platser med förorenad mark och vattentäkter.

Det kan till och med användas för att rengöra dricksvatten i hårt drabbade miljöer eftersom, tack vare sin låga energianvändning, den kan drivas helt av solceller. Därför, den kan utvecklas till en mobil och återanvändbar vattenrengöringsteknik.

Mer om tungmetaller i vår miljö

Tungmetaller i vattenkällor skapar enorma miljöproblem och påverkar hälsan för miljontals människor runt om i världen. Tungmetaller är giftiga för alla levande organismer i näringskedjan. Enligt WHO, kvicksilver är ett av de farligaste ämnena för människors hälsa, påverkar vårt nervsystem, hjärnans utveckling och mer. Ämnet är särskilt farligt för barn och ofödda barn.

Idag finns det strikta regler för hantering av giftiga tungmetaller för att hindra spridning i naturen. Men det finns många platser världen över som redan är förorenade, och de kan transporteras i regn eller i luften. Detta resulterar i vissa miljöer där tungmetaller kan bli rikliga, till exempel fisk i sötvattenkällor.

I industrier där tungmetaller används, det finns ett behov av bättre metoder för återvinning, rengöring och sanering av det drabbade vattnet.