Können Nanomembranen günstiges, sicheres Trinkwasser ohne Elektrizität liefern?

Große Teile der Welt sind von Wasserknappheit betroffen. Eine neue Hightech-Nanotechnik könnte Salzwasser zu einer Trinkwasserquelle machen.

Autor Mark Newton:

Übersetzung RESET , 14.12.22

Der Zugang zu sauberem Trinkwasser ist nach wie vor ein großes Problem auf der ganzen Welt, insbesondere im globalen Süden. Derzeit sind rund 2,8 Milliarden Menschen weltweit von Wasserknappheit betroffen und verschmutzendes Wasser ist für rund 80 Prozent aller Krankheiten verantwortlich.

Die Ursachen für Wasserknappheit und -verschmutzung sind vielfältig. Steigende Temperaturen lassen Wasserreservoirs zunehmend austrocknen, Süßwasserflüsse haben einen historischen Tiefstand erreicht. Das Wachstum der Landwirtschaft, die für die Ernährung einer wachsenden Bevölkerung unerlässlich ist, hat die Wasservorräte ebenfalls stärker belastet, während unregulierte oder unkontrollierte industrielle Prozesse die verfügbaren Ressourcen verschmutzen.

Eine Lösung für diese Probleme besteht darin, sich den bisher nicht trinkbaren Wasserquellen zuzuwenden, wie zum Beispiel dem Salzwasser in Meeren und Ozeanen. Die Entsalzung dieses Wassers könnte potenziell den Bedarf auf der ganzen Welt decken.

Das polnische Startup Nanoseen arbeitet an der Entwicklung eines einfachen, aber wirksamen, nicht angetriebenen Verfahrens zur Entfernung von Salz und Verunreinigungen aus Wasserquellen. Die Methode beruht auf einer Reihe von „NanoseenX“-Membranen, die Poren mit einer Größe von etwa 0,1 bis 0,8 Nanometern enthalten. Diese Löcher lassen Wasser durch, sind aber klein genug, um Salz und andere Verunreinigungen aufzufangen.

Nanoseen hat etwa 30 verschiedene Arten von Membranen entwickelt, die jeweils aus einer Kombination verschiedener Nanomaterialien bestehen. Jede der Membranen wurde mit Blick auf eine bestimmte Funktion entwickelt und kann mit anderen kombiniert werden, um den Reinigungsgrad zu erhöhen.

Diese Membranen werden in einen vertikalen Zylinder eingesetzt, durch den das Wasser geleitet wird. Je nach Salzgehalt des Wassers und/oder seinem Verschmutzungsgrad werden zwischen zwei und zwanzig dieser Membranen benötigt. Jede Membran wurde so konzipiert, dass sie Verunreinigungen unterschiedlicher Größe entfernen kann, von größeren physischen Objekten über Pestizide und Schwermetalle bis hin zu Viren und Nanokunststoffen.

Jede Membran soll rund 200 Tage lang im 24-Stunden-Betrieb zuverlässig filtern und kann bis zu zehnmal regeneriert werden, entweder mit reinem Wasser, Solarenergie oder Druckluft. Nach eigenen Angaben kann der Ansatz von Nanoseen bis zu 1000 Liter Wasser pro Tag filtern; diese Menge soll noch bis zum Zehnfachen erhöht werden.

Der Vorteil des NanoseenX-Systems liegt in der Einfachheit seines Ansatzes. Es wird weder Strom noch Energie benötigt, da das Wasser allein durch die Schwerkraft durch den Zylinder bewegt wird. Dies macht das System ideal für netzferne oder ländliche Gemeinden ohne Elektrifizierung. Das System ist außerdem relativ schnell – das Wasser läuft in nur zwei bis fünf Minuten durch – und soll erschwinglich sein. Die Membranen kosten zwischen 0,08 und 0,5 USD pro Stück, womit das System einen Liter trinkbares Wasser für nur 0,0001 USD produzieren kann.

Der Ansatz von Nanoseen ist nur ein Versuch, mithilfe eines Entsalzungsverfahrens Meerwasser für die Trinkwassergewinnung nutzbar zu machen. Die Virginia Tech University hat ein innovatives System entwickelt, das den natürlichen Prozess der Mangrovenbäume nachahmt, die das Meerwasser in ein Filtersystem saugen, ohne dass dafür mechanische Energie benötigt wird. Die Membranen selbst könnten auch zur Stromerzeugung durch osmotische Prozesse genutzt werden. Bei diesen Systemen wird Wasser verwendet, um über oder unter einer Membran Druck auszuüben, wodurch letztlich Energie erzeugt wird. Die Entwicklung eines zuverlässigen, kosteneffizienten osmotischen Systems wird jedoch noch erforscht.

Neben der Entsalzung und Reinigung hat Nanoseen seine Erfahrungen mit der Nanotechnologie auch in anderen Bereichen eingesetzt. Neben den Membranen hat das Unternehmen auch NanoboosteX, einen Pflanzenbeschleuniger zur Reduzierung von Düngemitteln, und NanopowderX, ein Pulver zum Abbau von Kunststoffen aus Salz- und Süßwasser, hergestellt.

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