Trotz dieser gravierenden Gesundheits- und Ökosystembedrohungen betonten die Autoren, dass es an ausreichender Infrastruktur, Investitionen und regulatorischen Maßnahmen mangelt, um den Einsatz von Farbstoffen nachhaltiger zu gestalten oder Abwässer, die Farbstoffe enthalten, zu behandeln. Dr. Ming Xie, Dozent im Fachbereich Chemieingenieurwesen an der University of Bath (UK), ist der Ansicht, dass ein mehrdimensionaler Ansatz erforderlich ist, um dieses Problem anzugehen. Er sagt: "Farbstoffe verursachen mehrere Probleme, wenn sie in Wassersysteme gelangen, angefangen von der Verhinderung, dass Licht die Mikroorganismen erreicht, die das Fundament unserer Nahrungsketten sind, bis hin zu direkten Folgen wie toxischen Auswirkungen auf Pflanzen, Böden, Tiere und Menschen."
Es gibt verschiedene mögliche Ansätze, um Farbstoffe aus Wasser zu entfernen, darunter chemische, biologische und membrandurchlässige Techniken. Allerdings erfordern unterschiedliche Farbstoffe unterschiedliche Methoden, und sobald sie in Abwassersysteme gelangen, können die Behandlungsprozesse sehr energieintensiv sein. Um zu verhindern, dass Farbstoffe in Abwasser oder andere Wassersysteme gelangen, wie beispielsweise Bewässerungssysteme, ist ein weltweiter regulatorischer Ansatz erforderlich. Eine Lösung könnte darin bestehen, von zentralisierten oder regionalen Behandlungsmethoden zu dezentralisierten und standortspezifischen Behandlungsverfahren überzugehen, indem Industrien dazu verpflichtet werden, Farbstoffe aus dem von ihnen erzeugten Abwasser zu entfernen, bevor es öffentliche Wassersysteme erreicht.
Die Textilindustrie ist der größte Verbraucher von Farbstoffen. Die erste organische synthetische Farbe namens Mauveine wurde 1865 entdeckt und löste die Entstehung der globalen Farbstoffindustrie aus. Seitdem wurden mehr als 10.000 verschiedene Arten von Farbstoffen synthetisiert, von denen die jährliche weltweite Produktion heute auf 1 Million Tonnen geschätzt wird. Farbstoffe werden in der Gummi-, Ledergerbung-, Papier-, Lebensmittel-, Pharmazie- und Kosmetikindustrie eingesetzt. Die Textilbranche allein verbraucht 80% der produzierten synthetischen Farbstoffe und erzeugt jährlich etwa 70 Milliarden Tonnen Abwasser, das Farbstoffe enthält.
China, Indien und Bangladesch zusammen leiten jährlich rund 3,5 Milliarden Tonnen Textilabwasser in Gewässer ein. Die Verschmutzung des Wassers wird durch synthetische Farbstoffe verschlimmert, was angesichts von Wasserknappheit zu einer grundlegenden Umwelt- und nachhaltigen Entwicklungsfrage wird. Ungereinigte Farbstoffe färben Wasser, verringern den Grad des sichtbaren Lichts, das die Oberflächenschicht durchdringt, und beeinträchtigen die Photosynthese aquatischer Pflanzen. Dies hat Auswirkungen entlang der Nahrungskette. Mikroalgen, die das Fundament der aquatischen Nahrungskette bilden, reagieren am empfindlichsten auf die Reduzierung der Photosynthese. Sie leiden unter Wachstumshemmungen und Zelldeformationen, wenn sie synthetischen Farbstoffen ausgesetzt sind. Diese Auswirkungen und die daraus resultierende unterdrückte Übertragung von Energie und Nährstoffen entlang der Nahrungskette könnten zum Zusammenbruch ganzer aquatischer Ökosysteme führen.
Diese Auswirkungen wurden auch bei Fischen beobachtet. Farbstoffe können sich in den Kiemen, den Seitenlinien oder den Gehirnen von Fischen ablagern und zu toxischen Wirkungen wie unkoordinierten Bewegungen, Atembeschwerden, Leberschäden und Nierenfunktionsstörungen führen. Diese Auswirkungen verringern nicht nur den Nährwert der Fische für Raubtiere, sondern senken auch ihre Fortpflanzungsraten. Giftige Farbstoffe können sich auch im Fettgewebe der Fische anreichern und somit Gesundheitsrisiken für Menschen und Tiere entlang der Nahrungskette darstellen.
Negative Auswirkungen von Farbstoffen sind auch auf dem Land zu finden, wo sie das Gleichgewicht der mikrobiellen Gemeinschaften im Boden stören. Zudem wirken sie sich negativ auf den Menschen aus. Der Kontakt mit Farbstoffen kann Allergien, Asthma und Krankheiten wie Dermatitis und Störungen des zentralen Nervensystems auslösen, sowie Funktionsstörungen von Organen und ein erhöhtes Krebsrisiko verursachen.
In der Überprüfung werden verschiedene Technologien zur Sanierung von Abwässern untersucht, darunter chemische, biologische, physikalische und aufkommende fortgeschrittene membrandurchlässige Techniken. Die Autoren stellen fest, dass keine einzelne Methode eine "All-in-One-Lösung" für die Entfernung von Farbstoffen darstellt, während mehrere vielversprechende Methoden noch nicht technologisch ausgereift sind. Daher schlagen sie einen gemeinsamen, von politischen Entscheidungsträgern geleiteten Einsatz vor, um die Verbreitung fortschrittlicher Sanierungstechnologien zu erhöhen und die Textilverarbeitungsmethoden zu ändern, um den Einsatz der giftigsten Farbstoffe zu minimieren.
Die Autoren weisen außerdem auf ein mögliches wirtschaftliches Anreizsystem hin - die Möglichkeit für Industrien, aus der Verarbeitung, Trennung und Wiederverwendung von Abwasserstoffen neue Einnahmequellen zu schaffen.
Insgesamt zeigt diese Studie das Ausmaß der Probleme, die durch Farbstoffe in Abwässern verursacht werden, und unterstreicht die Notwendigkeit einer umfassenden Lösungsstrategie. Von einer weltweiten Regulierung bis hin zu technologischen Innovationen sind Maßnahmen auf verschiedenen Ebenen erforderlich, um die Auswirkungen von Farbstoffen auf die Umwelt und die Gesundheit von Pflanzen, Tieren und Menschen zu minimieren. Nur durch gemeinsame Anstrengungen und einen bewussten Umgang mit Farbstoffen können wir eine nachhaltigere Zukunft schaffen.
