在發展成熟的國家中，清潔水源正受到傳統處理廠難以去除的污染物威脅。農藥、藥物殘留、工業化學品、微塑料、染料以及PFAS等物質不斷進入水循環中。根據德國環境署（UBA）的報告，截至2023年，已有40種活性藥物成分被檢測到存在於飲用水中，地下水、地表水和污水徑流中的濃度甚至更高。由於技術、環境或財務的限制，傳統的水處理系統往往無法有效去除這些物質。
德累斯頓的弗勞恩霍夫陶瓷技術與系統研究所（Fraunhofer IKTS）正致力於解決這一挑戰，採用創新方法。10月1日，科學家團隊揭示他們正在開發一種具有功能性塗層的緊湊泡沫陶瓷，該陶瓷利用光催化氧化有效分解持久性污染物。根據弗朗茲卡·薩夫特（Franziska Saft）的解釋，通過將功能化表面暴露於紫外光下，處理水中會生成高度反應性的自由基，這些自由基能夠分解有機雜質。該過程不會產生任何不良副產品，也不需要額外的氧化劑，如臭氧。她強調，這一解決方案專注於工業過程和污水處理，這些是傳統系統無法有效應對的領域。
該過程的效率依賴於污染物、催化劑和光之間的密切接觸。泡沫陶瓷的多孔網狀結構為催化劑和吸附劑提供了廣泛的表面積，開放的孔隙度可達90％，使光線能夠良好穿透。項目成員丹尼拉·哈斯（Daniela Haase）進一步指出，這些泡沫陶瓷提供了充分的空間來整合各種催化劑，使得即使在泡沫陶瓷上只施加薄層，仍能實現高催化轉化率。催化劑需要在泡沫上穩定，以避免隨著污水流失而被沖走。
弗勞恩霍夫IKTS採取了實地操作的方法，自己開發污水處理系統。他們的工作包括設計具有優化幾何形狀的多功能泡沫陶瓷、選擇合適的催化劑塗層，以及整合節能的紫外LED。反應器設計根據客戶需求進行定制，便於與現有系統集成並在工業現場進行應用特定的試點。客戶包括制藥、半導體、造紙、乳製品和紡織公司，他們希望在污水進入市政處理廠之前去除污染物。通過現場處理水源，他們能夠防止有害物質進入更廣泛的水域環境。
早期的光催化陶瓷泡沫系統試點應用顯示出顯著的成功，能夠有效降解污染物。研究團隊正在進一步改進效率，通過先進的催化劑設計並將其與吸附材料結合。展望未來，弗勞恩霍夫IKTS的目標是將這項技術擴大至更廣泛的工業應用，將其定位為現代水管理循環中的關鍵組成部分。通過提供一種緊湊、可持續且高效的解決方案，研究人員正為環境保護作出貢獻，並確保未來的清潔水資源。
