Forscher haben einen neuen Weg gefunden, um Salzwasser in Trinkwasser zu verwandeln

Lisa Schönhaar
totes meer

Zahlen der UNO zufolge haben fast eine Milliarde Menschen auf der Welt keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, etwa vier Millionen Menschen sterben jährlich durch Wassermangel.

Und am stärksten wächst die Bevölkerung ausgerechnet in Regionen, die besonders stark von Wasserknappheit betroffen sind, wie Asien und Afrika. Die Situation dort wird sich künftig also immer weiter verschärfen.

Schon lange Zeit beschäftigen sich Wissenschaftler deshalb mit der Entsalzung von Meerwasser.

Das Potenzial ist riesig, denn zwei Drittel unserer Erde sind von Wasser bedeckt. Der größte Teil davon, 97,4 Prozent, ist Salzwasser. Etwa 300 Millionen Menschen sind bereits von Entsalzungsanlagen abhängig. Die bisherigen Anlagen sind aber teuer und verbrauchen viel Energie.

Ein Team aus Wissenschaftlern der University of Manchester haben unter der Leitung von Rahul Nair jetzt ein Sieb entwickelt, das zuverlässig Salz aus Meerwasser herausfiltert. Es besteht aus Graphen — einem zweidimensionalen Kohlenstoffmaterial, das aus nur einer einzigen Atomlage besteht. 

Die hauchdünne Membran lässt Wasser durch und hält Salze zurück

Sein Aufbau ähnelt einem Maschendrahtzaun. Die Kohlenstoffatome liegen in einer Ebene und sind untereinander verbunden, wobei sie ein Netz aus sechseckigen Waben bilden, eine Art Folie. Das Material ist biegsam und zugleich reißfester als Stahl — ein echter Wunderwerkstoff, für dessen Erforschung russische Wissenschaftler 2010 den Physik-Nobelpreis bekommen haben. 

Das extrem dünne Material lässt sich allerdings nur schwer handhaben und bislang gestaltete es sich als schwierig, Membranen aus Graphen im großen Stil herzustellen.

Die Lösung der britischen Forscher ist ein chemisches Derivat namens Graphenoxid. Es ist günstiger und einfacher herzustellen. „Graphenoxid lässt sich im Labor durch simple Oxidation herstellen“, sagte Rahul Nair zu BBC. In der Studie, die kürzlich im Fachblatt „Nature Nanotechnology“ publiziert wurde, erklären die Wissenschaftler, dass Graphenoxid wie eine Art Tinte oder Lösung auf ein Substrat oder poröses Material aufgetragen werden könne. So entstehe eine dünne Membran.

Die Löcher in dem Material, durch die das Wasser gefiltert wird, müssen so klein sein, damit das Salz nicht mit hindurch passt. In Zahlen ausgedrückt: Sie dürfen nicht größer als ein Nanometer sein, das ist eine Million Mal kleiner als ein Millimeter.

Weitere Forschung ist notwendig, doch die Wissenschaftler sind voller Hoffnung

graphen_oxid_membran

Die Wissenschaftler konnten noch ein weiteres Problem lösen: Weil Membrane aus Graphenoxid aufquellen, sobald sie mit Wasser in Kontakt kommen, können kleinere Salze durch die Öffnungen hindurch gelangen.

Um das zu verhindern, griffen Nair und sein Team auf Epoxidharz zurück, das sie in Form von dünnen Wänden an die Seiten der Membran anbrachten.

Epoxidharz ist ein härtbares Kunstharz, das unter anderem als vielseitiger Konstruktions-Klebstoff, etwa im Bootsbau, Haushalt und Modellbau, eingesetzt wird. 

Das Ergebnis: Das von den Forschern entwickelte Graphen-Sieb hält selbst kleinste Salzmoleküle zurück, aber lässt Wasser hindurch.

Nair sagte: „Es ist das erste Mal, dass wir die Größe der Poren in der Membran kontrollieren und Wasser entsalzen konnten. Der nächste Schritt ist nun, die Membran bei Stoffen anzuwenden, die bereits auf dem Markt sind.“

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Bislang ist allerdings noch nicht klar, wie lange die Membranen den ständigen Kontakt mit Meerwasser aushalten. Dennoch, die Wissenschaftler sind hoffnungsvoll: „Das ultimative Ziel ist es, ein Filtersystem zu entwickeln, das aus Salzwasser Trinkwasser macht — mit minimalem Energieaufwand“. 

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