Neues Solarsystem wandelt Meerwasser ohne schädliche Abfälle in Trinkwasser um.

Laut den Vereinten Nationen haben 2,2 Milliarden Menschen immer noch keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Viele Regionen weltweit sind auf Meerwasserentsalzungsanlagen angewiesen, doch traditionelle Verfahren wie Umkehrosmose und thermische Destillation sind extrem teuer und energieintensiv. Sie erfordern zudem eine chemische Behandlung und erzeugen große Mengen konzentrierter Salzlauge. Wird diese salzhaltige Flüssigkeit wieder ins Meer eingeleitet, stellt sie aufgrund des erhöhten Salzgehalts und des Sauerstoffmangels eine ernsthafte Bedrohung für marine Ökosysteme dar.

Ein Forscherteam der Universität Rochester unter der Leitung von Chunlei Guo, Professor für Optik und Physik, hat ein völlig neues Verfahren entwickelt. Ihr System ist solarbetrieben, benötigt keine chemische Vorbehandlung und erzeugt keinerlei Salzlauge. Die Technologie basiert auf speziell angepassten Solarzellen aus schwarzem Metall, die mit Femtosekundenlasern behandelt werden. Diese Mikrostruktur ermöglicht es der Oberfläche, nahezu das gesamte Sonnenlicht zu absorbieren und gleichzeitig Wasser anzuziehen. Die Laser auf der Platte erzeugen einen aktiven Bereich, der eine dünne Schicht Meerwasser über die Oberfläche zieht. Wenn Sonnenlicht das Metall erwärmt, verdampft das Wasser und verflüssigt sich zu sauberem Trinkwasser, während gelöste Salze und Mineralien automatisch in passive Bereiche der Platte wandern und so ein Verstopfen des Systems verhindern.

Der entscheidende Durchbruch besteht darin, dass echtes Meerwasser neben Natriumchlorid auch Magnesium und Kalzium enthält, die beim Verdunsten eine harte, dichte Kruste bilden. Dieser Prozess ähnelt der Kalkablagerung in einem Warmwasserbereiter. Um dies zu verhindern, brachten die Wissenschaftler mikroskopisch kleine Rillen in dem Metall an und nutzten ein bekanntes physikalisches Phänomen, den sogenannten Kaffeefleck-Effekt. Trocknet ein Kaffeetropfen, hinterlässt er einen dunklen Ring aus konzentrierten Partikeln am Rand. Das System nutzt dasselbe Prinzip, um Salz an den Rand zu transportieren. Die Technologie wurde erfolgreich mit Wasser aus dem Pazifik, Atlantik und Indischen Ozean getestet, wobei sich die Oberfläche vollständig selbst reinigte.

Statt umweltschädlicher Abfallflüssigkeiten entfernt dieses Verfahren nahezu alle Salze in fester Form. Diese Rückstände können zu Speisesalz verarbeitet oder zu wertvollen Rohstoffen wie Lithium extrahiert werden, das für die Herstellung von Batterien für Elektrofahrzeuge unerlässlich ist. Obwohl das System derzeit nur als Prototyp existiert, sind die Forscher zuversichtlich, dass es erfolgreich für den industriellen Einsatz skaliert werden kann.