Neues Solar-Entsalzungssystem liefert Trinkwasser und Lithium

Forscher der University of Rochester haben ein neuartiges solarbetriebenes Entsalzungssystem entwickelt, das Meerwasser in Trinkwasser umwandelt, ohne dabei umweltschädliche Salzlauge zu erzeugen, die schwierig zu entsorgen sind.

Mit wenig Energieeinsatz

Stattdessen werden die im Wasser enthaltenen Salze und Mineralien, darunter Lithium, gesammelt und können anschließend weiterverwendet werden. Die Technologie könnte langfristig dazu beitragen, die Versorgung mit sauberem Trinkwasser zu verbessern und zugleich wertvolle Rohstoffe zu gewinnen.

Der Bedarf an Trinkwasser wächst weltweit. Nach Angaben der Vereinten Nationen haben noch immer rund 2,2 Milliarden Menschen keinen sicheren Zugang zu sauberem Wasser. Viele Regionen setzen deshalb auf Entsalzungsanlagen, die Meerwasser aufbereiten. Herkömmliche Verfahren wie Umkehrosmose oder thermische Destillation gelten jedoch als energieintensiv und erzeugen große Mengen hochkonzentrierter Salzlauge. Gelangt diese zurück ins Meer, kann sie empfindliche Ökosysteme schädigen.


Das Forschungsteam um den Physiker und Optikexperten Chunlei Guo setzt hingegen auf speziell behandelte Solarpanels aus schwarzem Metall. Deren Oberfläche wird mithilfe ultrakurzer Laserpulse strukturiert. Dadurch absorbiert das Material nahezu das gesamte Sonnenlicht und besitzt zugleich eine stark wasseranziehende Eigenschaft. Eine dünne Schicht Meerwasser verteilt sich über die Oberfläche, verdunstet durch die Sonneneinstrahlung und wird als Süßwasser kondensiert.

Ein zentrales Problem vieler Entsalzungssysteme ist die Ablagerung von Salzen, die den Betrieb beeinträchtigen kann. Die Wissenschaftler entwickelten deshalb mikroskopisch feine Rillen, welche die gelösten Stoffe gezielt aus dem Verdunstungsbereich ableiten. Dabei nutzen sie den Kaffeering-Effekt: Ähnlich wie sich Kaffeepartikel nach dem Verdunsten eines Tropfens am Rand sammeln, werden auch Salze und Mineralien an bestimmte Bereiche der Oberfläche transportiert. Tests mit Wasserproben aus dem Pazifik, Atlantik und Indischen Ozean zeigten, dass sich das System dabei weitgehend selbst reinigt.

Zweiter Schritt zum Rohstoff

Besonders interessant ist die Möglichkeit, die zurückgewonnenen Stoffe wirtschaftlich zu nutzen. Neben gewöhnlichem Kochsalz können auch begehrte Rohstoffe wie Lithium gewonnen werden. In einer weiteren Studie demonstrierte das Team, dass sich Lithium mithilfe spezieller Nanopartikel gezielt aus salzhaltigen Lösungen herausfiltern lässt. Versuche mit Wasser aus dem Great Salt Lake im US-Bundesstaat Utah führten zur Rückgewinnung von etwa der Hälfte des enthaltenen Lithiums.

Bislang existiert die Technik allerdings lediglich als Demonstrationsmodell. Nach Einschätzung der Forscher könnte sie jedoch zukünftig in größerem Maßstab eingesetzt werden und so sowohl die Trinkwasserversorgung als auch die nachhaltige Gewinnung wichtiger Rohstoffe unterstützen.


Siehe auch: