Sauberes Trinkwasser ist oft keine Selbstverständlichkeit
Sauberes Trinkwasser ist lebensnotwendig. In den Ländern des globalen Nordens ist ein Zugang zu Trinkwasser eine Selbstverständlichkeit, für zwei Milliarden Menschen weltweit ist es das hingegen nicht. Sie müssen sich täglich dem Risiko aussetzen von mit Krankheitserregern und Bakterien versetztem Wasser zu trinken, oder sich auf den langen Weg zu unbedenklichen Wasserquellen begeben.
In Regionen, die stark vom Klimawandel betroffen sind, wird das – wenn überhaupt vorhandene – Trinkwasser knapp. Außerdem stellen die stetige Urbanisierung und das damit verbundene, oft unkontrollierte, Städtewachstum zum Trinkwassermangel bei. Die WHO warnt, dass die Risikopopulation in den nächsten Jahren stetig wachsen wird.
Wissenschaftler*innen weltweit haben sich der Lösung des Problems verschrieben. Dabei gibt es verschiedene Lösungsansätze. Die meisten verbindet allerdings der hohe Energieaufwand. Dadurch bleiben die Ideen der Forscher*innen für viele Gemeinden ohne stabile Stromversorgung utopisch.
Eine nachhaltige und energieunabhängige Lösung haben nun Wissenschaftler*innen aus Australien und China gefunden. Sie setzen auf Sonnenlicht anstatt auf Wärme oder Strom. Die unendliche Ressource bringt den nötigen Filterprozess in Gang.
Die Forscher*innen machen sich ein hochporöses Material zu Nutze, das Salz aus brackigem und salzigem Wasser aufsaugt und dadurch filtert. Pro Kilogramm des Materials konnten etwa 180l sauberes Trinkwasser erzeugt werden. Die Qualität des Wassers liegt dabei über den Standards der WHO.
Der Hauptautor, Huanting Wang, Professor für Chemieingenieurwesen an der Monash University in Australien beschreibt in der Studie, die in der Zeitschrift Nature Sustainability veröffentlicht wurde: „Thermische Entsalzungsverfahren durch Verdunstung sind energieintensiv, und andere Technologien, wie die Umkehrosmose, haben eine Reihe von Nachteilen, darunter einen hohen Energieverbrauch und den Einsatz von Chemikalien bei der Membranreinigung und Entchlorung“, sagt Wang. „Sonnenlicht ist die am häufigsten vorkommende und erneuerbare Energiequelle auf der Erde“.
Sonnenlicht und innovatives kristallines Material als effektiver Wasserfilter
Das Sonnenlicht sei besonders für Gemeinden nützlich, die keinen dauerhaften Zugang zum Stromnetz haben, erklären Wang und seine Kolleg*innen. Die Wissenschaftler*innen bringen durch Dunkelheit und sichtbares Licht das Material dazu, das Salz aus dem Wasser mit sehr hoher Geschwindigkeit zu absorbieren. In 30 Minuten waren sowohl bei natürlichem als auch synthetischen Salzwasser die 180l Trinkwasser produziert.
In dem Material liegt neben dem Sonnenlicht der Schlüssel für das neue Verfahren. Das Material ist eine Art Metallverbindung und hat eine kristalline Struktur ähnlich dem Salz, das es absorbiert. Durch die poröse Struktur hat es die größte Gesamtoberfläche pro Maßeinheit aller bekannten Materialien. Schätzungen der Forscher*innen zu Folge hat ein Teelöffel des Materials, die Oberflächengröße eines Fußballfeldes.
Wang zeigt sich von den Forschungsergebnissen überzeugt: „Diese Studie hat erfolgreich gezeigt, dass die photoresponsiven [Metallverbindungen] ein vielversprechendes, energieeffizientes und nachhaltiges Adsorptionsmittel für die Entsalzung sind“.
Er führt weiter aus: „Unsere Arbeit bietet einen aufregenden neuen Weg für die Entwicklung funktioneller Materialien zur Nutzung der Sonnenenergie, um den Energiebedarf zu reduzieren und die Nachhaltigkeit der Wasserentsalzung zu verbessern.“
Der Zugang zu sauberem Trinkwasser wurde in vielen Studien als wichtiger Faktor für Entwicklung ausgemacht. Neben den gesundheitlichen Aspekten, ist vor allem der Einfluss auf den Zugang zu Bildung enorm. Oft werden Kinder mit der Aufgabe betraut Wasser zu holen. Je nach Infrastruktur kann diese Aufgabe einen Weg von mehreren Kilometern bedeuten. Dadurch wird ihnen oftmals die Möglichkeit, ihre schulische Bildung in Anspruch zu nehmen, verwehrt.
Und nicht nur für die Trinkwassergewinnung könnten die Ergebnisse bahnbrechend sein. Ein ähnliches Verfahren soll auch für den Mineralienabbau genutzt werden. Die Absorption anderer Verbindungen und Mineralien könnte eine nachhaltige Lösung für den wachsenden Bedarf an Mineralien und seltenen Erden darstellen. Nun muss die Technologie aus dem Labor in die Praxis gebracht werden. Die Ergebnisse versprechen also vielfältige Potenziale.
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