Neuer Filter reinigt Wasser nur mithilfe von Sonnenlicht
An der Princeton University hat ein Team aus sechs Forschern einen neuartigen, umweltschonenden Wasserfilter entwickelt. Der Filter kann Regenwasser aufsaugen und dieses nur durch Sonnenenergie reinigen. Da der Filter ohne Stromquelle arbeitet und wiederverwendbar ist, könnte er die Wasseraufbereitung in Drittweltländern revolutionieren. Ihre Erkenntnisse hat das Team hinter dem Projekt in der Publikation Advanced Materials veröffentlicht.
Eine Art Schwamm stösst giftige Stoffe ab
Kernmaterial des Filters ist ein Hydrogel, das man sich wie eine Art Schwamm vorstellen kann: Legt man das Gel ins Wasser, saugt es dieses auf. Das Spezielle daran: Das Gel nimmt nur das reine Wasser auf, Verunreinigungen wie Schwermetalle, Öle und Krankheitserreger werden abgestossen.
Nun stellt sich natürlich das Problem, dass man das so gereinigte Wasser wieder aus dem Gel herausbekommen muss. Dafür legt man die Matte einfach über einem sauberen Behälter ins Sonnenlicht. Sobald das Gel eine Temperatur von mindestens 33 Grad erreicht hat, beginnt es damit, das Wasser wieder aus seinen Poren zu drücken. Das so aufgefangene Wasser hat Trinkwasserqualität und kann ohne Bedenken konsumiert werden.
Rodney Prestley, Miterfinder des Filters, sagt gegenüber der Website Eurek Alert, man habe sich vom Kugelfisch inspirieren lassen. Dieser saugt sich bei Gefahr mit Wasser voll, um zu einem mehrfachen seiner Grösse anzuschwellen. Ist die Gefahr vorbei, gebe er das Wasser wieder ab.
Anderen Methoden ist das Gel überlegen
Gegenüber herkömmlichen passiven Wasseraufbereitungsanlagen, die mit Solarenergie arbeiten, hat das Gel laut den Erfindern diverse Vorteile:
- Es habe die höchste passive solare Wasseraufbereitungsrate aller heute verfügbaren Methoden.
- Es filtere Wasser viel schneller als herkömmliche Methoden, die Wasser meist verdampfen und wieder abkühlen, um es trinkbar zu machen.
- Die verwendeten Materialien für das Gel seien ungiftig und damit umweltfreundlich.
Auch gegenüber herkömmlichen Filtern, die Wasser schlicht durch eine Membran pumpen, ist der Filter im Vorteil. Zum einen funktioniert er ohne Elektrizität, zum anderen ist das Gel wiederverwendbar, während die Membran nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden muss.
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Bereits wenig Sonne reicht aus
Das Gel besteht aus einer wabenartigen Struktur, die hochporös ist. Bei näherer Betrachtung zeigt sich, dass die Wabe aus langen Ketten sich wiederholender Moleküle besteht, die als Poly (N-isopropylacrylamid) bekannt sind und zu einem Netz vernetzt sind. Innerhalb des Netzes enthalten einige Regionen Moleküle, die gerne Wasser in der Nähe haben (hydrophil), während andere Regionen hydrophob (wasserabweisend) sind.
Bei Raumtemperatur sind die Ketten lang und flexibel, und Wasser kann leicht durch Kapillarwirkung in das Material fliessen, um die wasserliebenden Bereiche zu erreichen. Wenn die Sonne das Material erwärmt, klumpen die hydrophoben Ketten zusammen und drücken das Wasser aus dem Gel.
Dieses Gel befindet sich in zwei weiteren Schichten, die verhindern, dass Verunreinigungen das innere Gel erreichen. Die mittlere Schicht ist ein dunkles Material namens Polydopamin, das Sonnenlicht in Wärme umwandelt und auch Schwermetalle und organische Moleküle fernhält. Dadurch kann das Sonnenlicht das Innenmaterial erwärmen, auch wenn die tatsächliche Aussentemperatur nicht sehr warm ist. Die letzte äussere Schicht ist eine Filterschicht aus Alginat, die verhindert, dass Krankheitserreger und andere Materialien in das Gel gelangen.
Weltweit verfügbar machen
Die Einsatzmöglichkeiten für den Filter sind vielfältig. So könne man diesen beispielsweise auf Dächern installieren, um Regenwasser trinkbar zu machen. Prestley sagt weiter über die Erfindung:
Man könne das Gel beispielsweise abends in die Wasserquelle legen und dort einfach über Nacht lassen. Am nächsten Tag muss man das Gel dann nur noch ins Sonnenlicht legen, um so den Tagesbedarf an Trinkwasser zu erzeugen.
Bis es so weit ist, wird es aber noch etwas dauern. Momentan widmet sich das Team hinter dem Projekt der Aufgabe, die Filter weltweit verfügbar zu machen.
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