Project

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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
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; Antibiotic Resistance; Micropollutant removal; Nanocatalysis; Wastewater treatment reactor; Advanced oxidation process; Pharmaceutical, hospitals and biotech wastewater; Suppression of aquatic endocrine aberrations ; Nanoporous catalytic sheets

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 haben wir eine neue Technologie entwickelt, bei der hoch poröse Membranen zur Reinigung von Abwässern verwendet werden, beispielsweise von Biotech-, Pharma- und Chemieunternehmen, Krankenhäusern und Kläranlagen. Die in dieser Arbeit vorgeschlagenen Membranen haben die einzigartige Fähigkeit, Oberflächenladungen drahtlos zu erzeugen. Es werden saubere und sichere Energiequellen verwendet. Die erzeugten Oberflächenladungen reagieren mit einer Vielzahl von Mikroverunreinigungen und zerlegen diese in harmlose Produkte.

In diesem Projekt haben wir einen transportablen Wasseraufbereitungsreaktor entwickelt, der mit unseren porösen Membranen integriert ist. Mit diesem Reaktor haben wir in unserem Labor mehrere Abwasser-Reinigungstests mit Industriellen Abwässern durchgeführt. Wir haben mit dem Reaktor auch eine Pilotstudie vor Ort bei einer Schweizer Kläranlage durchgeführt. In all diesen Tests haben wir über 90% der Mikroverunreinigungen erfolgreich aus dem Abwasser entfernt. Wir haben ein Start-up, Oxyle AG, gegründet, um unsere Technologie zu kommerzialisieren.

Die Ergebnisse unseres Projekts bieten eine effektive Technologie, um die Freisetzung gefährlicher Mikroverunreinigungen in unsere Oberflächengewässer zu reduzieren. Mit unserer Technologie werden wir die Gesundheit unserer aquatischen Ökosysteme erheblich verbessern. Indem wir verhindern, dass Antibiotika in unsere Oberflächengewässer gelangen, tragen wir zur Bekämpfung der zunehmenden Antibiotikaresistenz bei.
Direct link to Lay Summary Last update: 09.03.2021

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Dr. Josep Puigmarti Luis, demello Group, ETH Zurich Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Dr. Christian Steuer, Institute of Pharmaceutical Sciences, ETH Zurich Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Research Infrastructure

Knowledge transfer events

Active participation

Title Type of contribution Date Place Persons involved
Venture competition Performances, exhibitions (e.g. for education institutions) 26.06.2020 Virtual, Switzerland Mushtaq Fajer;
Venture competition Audience award Talk 12.06.2020 Radio Télévision Suisse Broadcast, Switzerland Mushtaq Fajer;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: print media, online media ZKB Pionierpreis Top-11 (Now in Top-5) Rhaeto-Romanic Switzerland Western Switzerland German-speaking Switzerland Italian-speaking Switzerland International 2021
New media (web, blogs, podcasts, news feeds etc.) Episode 19: How to Solve a Global Challenge in an Easy, affordable, innovative and efficient way? (don't) Waste Water Podcast International German-speaking Switzerland Italian-speaking Switzerland Western Switzerland Rhaeto-Romanic Switzerland 2020
Media relations: radio, television Venture competition Audience award RTS (Radio Télévision Suisse) Western Switzerland 2020
Media relations: print media, online media Venture grand Prize winner Startup ticker International Western Switzerland Rhaeto-Romanic Switzerland Italian-speaking Switzerland German-speaking Switzerland 2020

Awards

Title Year
Venture competition: Grand Prize Winner (2020). Venture Competition: Best Industrials and Engineering company of 2020 2020

Use-inspired outputs


Start-ups

Name Year
Oxyle AG 2020

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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