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»Fake Peptide« bereiten Wasser effektiv auf
- Energieverbrauch lässt sich dank eingesetzter #Oligoharnstoff #Foldamere drastisch verringern
Singapur, Paris, PTE, 3. August 2023
Mit »Fake Peptiden« wollen #Forscher der National University of Singapore
(NUS) und des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung die Aufbereitung von Salz- und Trinkwasser revolutionieren. Es handelt sich um sogenannte Oligoharnstoff-Foldamere, die natürlichen Proteinen ähneln, aber synthetisch hergestellt werden. Sie haben eine frappierende Eigenschaft: Sie schließen sich ohne fremdes Zutun zu Membranen zusammen, die eine Porenstruktur aufweisen. Deren Größe lässt sich beeinflussen. Man kann sie beispielsweise so wählen, dass sie nur Wassermoleküle passieren lassen, #Salz und andere Fremdstoffe aber abweisen.
Nur geringer #Widerstand
Den Biowissenschaftlern nach setzen diese Membranen dem Wasser wenig Widerstand entgegen, sodass sich der Energiebedarf im Vergleich zu anderen Techniken der Wasseraufbereitung drastisch verringert. Vor dem Hintergrund des Klimawandels und wachsenden Bedarfs an #Süßwasser ist es wichtig, energieeffiziente Membranen für die Entsalzung im großen Stil zu entwickeln. Die kontinentübergreifende Entwicklung der neuen #Membran könnte die Lösung sein.
Die Forschung auf diesem Gebiet hat sich weitgehend auf die Herstellung von Membranen mit Aquaporinen konzentriert, bei denen es sich um natürlich vorkommende Proteine handelt, die Poren enthalten, die Wassermoleküle passieren lassen. Sie befinden sich in den Membranen aller lebenden Zellen. Aufgrund der komplexen Struktur von Aquaporin ist die Synthese ausreichender Mengen dieses sperrigen Proteins für den Einsatz in Wasserreinigungsmembranen ein teurer und zeitaufwendiger Prozess. Die Fake-Peptide lassen sich dagegen problemlos in großen Mengen herstellen, weil die Natur durch den Prozess der Selbstorganisation einen großen Teil der #Arbeit übernimmt, heißt es.
Hohe Wasserdurchlässigkeit
Diese Selbstorganisation ist vergleichbar mit dem Verklumpen von nah beieinanderliegenden Magneten. Während hier magnetische Kräfte wirken, sind es bei den Foldamere entgegengesetzte elektrische Ladungen, die die gewünschten Membranen formen. Natürliche und naturnahe Objekte sind normalerweise anfällig für die Zerstörung durch #Enzyme und Mikroorganismen, die sie einfach auflösen. Das verhindern die Forscher, indem sie Harnstoff einbrachten, der die Membranen vor natürlichem Abbau schützt. »Die hohe Wasserdurchlässigkeit in Verbindung mit der Beständigkeit gegen biologischen Abbau macht diese Foldamere zu hervorragenden Kandidaten für die industrielle Wasseraufbereitung«, sagt #NUS #Forscher Prakash Kumar.
