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Magnetoelectric Water Purification Reactors for Enhanced Micro-pollutant Removal from Wastewaters

Applicant Mushtaq Fajer
Number 186385
Funding scheme Bridge - Proof of Concept
Research institution Institut für Robotik und Intelligente Systeme ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Material Sciences
Start/End 01.08.2019 - 31.01.2021
Approved amount 194'958.00
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Keywords (9)

Clean energy sources; Magnetoelectric membranes; Antibiotic Resistance; Micro-pollutant removal; Nano-catalysis; Wastewater treatment reactor; Advanced oxidation process; Pharmaceutical, hospitals and biotech wastewater; Suppression of aquatic endocrine aberrations

Lay Summary (German)

Lead
Rasche Industrialisierung und Bevölkerungswachstum führen weltweit zu einer ansteigenden Nachfrage nach sauberen Wasserquellen. Darüber hinaus erleben wir eine alarmierende Kontamination von Oberflächen- und Grundwassersystemen mit Mikroschadstoffen wie Antibiotika, Pestiziden, Östrogenen und Pharmazeutika. Neue Auflagen der Schweizer Regierung im Bundesgesetz über den Schutz der Gewässer fordern, dass bis zum Jahr 2040 80% solcher Mikroschadstoffen von Abwässer entfernt werden, bevor diese in Oberflächenwasser eingeführt werden können.
Lay summary
In diesem Projekt schlagen wir eine neue Technologie vor, bei welcher hochporöse Membranen verwendet werden, um die Abwässer von bspw. der Biotech- und Pharmaunternehmen und Krankenhäusern zu reinigen. Die in dieser Arbeit vorgeschlagenen Membranen haben die einzigartige Fähigkeit, drahtlos Oberflächenladungen zu erzeugen. Dabei kommen saubere und sichere Energiequellen zum Einsatz. Die generierten Oberflächenladungen reagieren mit einer Vielzahl von Mikroschadstoffen und bauen diese zu harmlosen Produkten ab. Das Ziel dieses Projekts ist es, einen transportierbaren Wasseraufbereitungsreaktor zu bauen, welcher unsere Membranen integriert. Mit diesem Reaktor werden wir mit potenziellen Kunden Pilot-Studien absolvieren und damit zeigen, dass unsere Technologie über 85% der Mikroschadstoffe entfernt.
 
Bei einer erfolgreichen Umsetzung unseres Projekts wird eine effektive Technologie zur Verringerung der Freisetzung gefährlicher Abgeordneter in unser Oberflächenwasser bereitgestellt. Mit unserer Technologie können wir die Gesundheit unserer aquatischen Ökosysteme erheblich verbessern. Durch die verringerte Einführung von Antibiotika in unsere Oberflächengewässer tragen wir dazu bei, die zunehmende Antibiotikaresistenz zu bekämpfen.
Direct link to Lay Summary Last update: 07.04.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

We are witnessing alarmingly high levels of micro-pollutants (MPs) such as antibiotics, pesticides, herbicides, estrogen, pharmaceuticals and diagnostic agents that enter our surface and groundwater ecosystems. According to Swiss government regulations (Waters Protection Act) implemented in 2016, by year 2040, over 80% of these MPs must be removed from wastewater before they are allowed to enter the surface water.In this project, we propose to use a new technique that uses highly porous, photoactive and magnetoelectric membranes to clean the effluents of biotech and pharmaceutical companies, hospitals, and chemical industries. The membranes proposed in this work have the unique ability to wirelessly generate surface charges using clean energy sources such as magnetic fields, sunlight, and mechanical vibrations. These surface charges then react with a wide range of problematic MPs and degrade them into harmless compounds. The goal of this project is build a portable water treatment reactor that is integrated with our membranes, and use it to conduct pilots with potential customers to demonstrate its ability to remove over 85% of MPs from wastewater.
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