Weltweit ist Trinkwasser vielerorts Mangelware. Schätzungen zufolge werden Menschen im Jahr 2025 rund 90% des verfügbaren Trinkwassers verbrauchen. Es bedarf also neuer Quellen, um diesen Trinkwasserbedarf decken zu können. Chemiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) entwickeln hierzu ein neues Verfahren, mit dem Meerwasser energieeffizienter als herkömmliche Methoden entsalzt werden kann. Neue Materialien könnten zukünftig helfen, dieses Verfahren großtechnisch zu implementieren.
"Um einen Kubikmeter Meerwasser zu entsalzen, braucht man in jedem Fall mindestens 0,6 bis 0,7 Kilowattstunden Energie", erklärt Dr. Fabio La Mantia, Leiter der Nachwuchsgruppe "Semiconductor and Energy Conversion" am Zentrum für Elektrochemie der RUB. "Aktuell werden aber mit dem gängigen Verfahren der Umkehrosmose rund vier Kilowattstunden verbraucht."
La Mantia und seine Kollegen haben nun ein ganz neues Verfahren getestet: Das Salzwasser wird in einer Art Batteriezelle in Kontakt mit zwei Elektroden gebracht. Die eine enthält Silbermikropartikel, die andere Natrium-Mangan-Oxid-Nanostäbchen. Beim Anlegen einer Spannung zieht die Silberelektrode negativ geladene Chlorid-Ionen an und "fängt" sie aus dem Wasser heraus, die andere Elektrode positiv geladene Natrium-Ionen. Das Salzwasser wird dadurch ärmer an Kochsalz (Natrium-Chlorid, NaCl).
Die Batteriezelle im Labor, die 0,2 Milliliter Salzwasser fasst und über zwei Quadratzentimeter Elektrodenfläche verfügt, konnte binnen einer Stunde den Salzgehalt des Wassers um etwa die Hälfte senken. "Hochgerechnet heißt das, dass wir einen Liter Wasser pro Quadratmeter und Stunde in diesem Maß entsalzen können", rechnet Dr. La Mantia vor. Da das noch nicht genügt, um es trinken zu können, müsste man dem Wasser 98% des Salzes entziehen.
Daher suchen die Forscher nach neuen Materialien, die effizienter Ionen anziehen, dennoch nicht allzu früh zur Elektrolyse führen und natürlich nicht gesundheitsschädlich sein dürfen. Die Materialien sollen außerdem möglichst selektiv für Natrium- und Chlorid-Ionen sein und dem Wasser nicht noch viele weitere Stoffe entziehen, die im Trinkwasser nützlich sind, wie etwa Magnesium und Kalzium.
"Verglichen mit der Umkehrosmose, die es schon seit rund 40 Jahren gibt, ist unser Verfahren noch sehr neu. Die Umkehrosmose ist wissenschaftlich ausgereizt, da wird es wahrscheinlich keine großen Verbesserungen mehr geben. Unser Verfahren wird noch sehr viel weiter entwickelt werden, so dass wir auf jeden Fall noch große Verbesserungen erreichen können", ist Dr. La Mantia zuversichtlich.
