Anzeige

Dampferzeugung mit Polymeren und Cellulosefasern

22. April 2020

Wasserentsalzung über Verdampfung
Der neue Dampferzeuger aus Cellulose und Polymeren.
Foto: Thor Balkhed/Universität Linköping
Ein hocheffizienter Dampferzeuger zur Reinigung und Entsalzung von Meerwasser kann aus billigen, natürlichen Materialien wie Cellulose gebaut werden. Das Verfahren eignet sich für Regionen ohne funktionierende Infrastruktur.
Anzeige
Anzeige


Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zufolge wird im Jahr 2040 jedes 4. Kind in Regionen ohne sauberes Trinkwasser aufwachsen. In Küstengegenden ist die Entsalzung von Meerwasser möglich. Auch Abwasser kann in mehreren Schritten aufbereitet werden. Nicht alle Regionen haben aber ausreichende Kapazitäten, und Technologien sind teuer oder ineffizient.

Forscher der Universität Linköping, Schweden, haben sich auf die Suche nach Alternativen gemacht, die sich für einzelne Haushalte oder kleine Gemeinden eignen. So ist ein Dampferzeuger entstanden, um Wasser zu entsalzen und zu reinigen. Seine Energie bezieht er nur aus dem Sonnenlicht.

Anzeige
Anzeige

Neue Einsatzmöglichkeiten für die Aerogel-Technologie

Schon länger arbeitet Simone Fabiano mit innovativen Werkstoffen. Sie ist Leiterin der Gruppe Organische Nanoelektronik im Labor für Organische Elektronik an der Universität Linköping. Wenn Nanofasern aus Cellulose mit dem Polymer PEDOT:PSS in Wasser vermengt werden und man die Mischung unter Vakuum gefriertrocknet, hat das Material die gleiche Struktur wie ein Schwamm. Ein Aerogel ist entstanden. Bei PEDOT:PSS (Poly-3,4-ethylendioxythiophen) handelt es sich um ein Polymer auf Thiophenbasis. Es wird aus EDOT (3,4-Ethylendioxythiophen) und Oxidationsmitteln hergestellt.

Diese Polymertechnologie war Basis einer neuen Studie. Fabianos Dampferzeuger besteht aus einem Aerogel, das neben PEDOT:PSS noch Strukturen auf Cellulosebasis enthält. Das Polymer kann Energie aus Sonnenlicht gewinnen, nicht zuletzt aus dem infraroten Teil des Spektrums, über den ein Großteil der Sonnenwärme transportiert wird. „Eine zwei Millimeter dicke Schicht dieses Materials absorbiert 99 % der Energie im Sonnenspektrum“, sagt Fabiano. Gleichzeitig weist das Aerogel eine poröse Nanostruktur auf. Es bindet große Mengen an Wasser in seinen Poren. Das macht den Vorgang noch effizienter.

Ein poröser, thermisch isolierender Schaum befindet sich ebenfalls zwischen dem Wasser und dem Aerogel, sodass der Dampferzeuger über dem Wasser gehalten wird. Sinkt das Aerogel ab, wird keine Energie mehr übertragen, und der Vorgang kommt zum Erliegen. Die Wärme der Sonne verdampft das Wasser, während Salze oder – im Fall von Abwasser – sonstige, nicht flüchtige Stoffe zurückbleiben.

Anzeige
Anzeige

Gute Eigenschaften für den Alltagseinsatz

Erste Tests verliefen vielversprechend. „Die Geschwindigkeit der Dampferzeugung ist vier- bis fünfmal höher als die der direkten Wasserverdampfung, was bedeutet, dass wir mehr Wasser pro Zeiteinheit reinigen können“, sagt Fabiano. Dabei entstehe hochwertiges Trinkwasser.

Als weiteren Vorteil sieht sie die Stabilität an. Das Aerogel ist langlebig. Es kann direkt vor Ort in Salzwasser gereinigt und sofort eingesetzt werden. Außerdem sind alle Materialien umweltfreundlich. Die Forscher verwenden Nanocellulose und ein Polymer, das nur sehr geringe Auswirkungen auf die Umwelt und auf Menschen hat. Und das Aerogel besteht zu 90 % aus Luft.

Anzeige
Anzeige

Das Projekt wurde hauptsächlich von der Knut- und Alice Wallenberg-Stiftung, dem Tail of the Sun-Projekt, dem schwedischen Forschungsrat und dem strategischen Forschungsbereich Advanced Functional Materials an der Universität Linköping finanziert.

Überführung in robuste Technologien 

Im nächsten Schritt muss die Forschergruppe ihr Verfahren noch in eine robuste, praxistaugliche Technologie überführen. Bislang fanden alle Experimente im Labor statt. Ob sich Aerogel-basierte Verdampfer auch für Abwasser eignet, ist fraglich. Denn flüchtige Bestandteile, etwa Kohlenwasserstoffe, verflüchtigen sich ebenfalls leicht und kondensieren bei ähnlichem Siedepunkt zusammen mit dem Trinkwasser.

Die Idee, Wasser über Sonnenlicht zu destillieren und damit zu reinigen beziehungsweise zu entsalzen, ist nicht neu. Solare Verdampfungsanlagen gibt es in unterschiedlichen Größen. Sie haben aber einen Nachteil: Große Geräte mit hoher Kapazität sind für Menschen in Regionen ohne Wasserversorgung oft zu teuer. Und kleine, selbstgemachte Lösungen liefern keine ausreichenden Kapazitäten, um einen Haushalt zu versorgen.

Als Alternative wurden in den letzten Jahren Verfahren zur Filtration über Graphen oder Aktivkohle untersucht. Auch die Mikrofiltration über Cellulosefilter ist denkbar. Bei verunreinigtem Süßwasser gibt es Möglichkeiten der chemischen Aufbereitung. Die Technologien funktionieren gut. Man benötigt jedoch Verbrauchsmaterial, das vor Ort nur selten verfügbar ist.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

CAD-Konstrukteur (m/w/d)
Boyd Weiler GmbH & Co. KG

13.09.2026
Weiler-Simmerberg
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d)
TransnetBW GmbH

13.09.2026
Stuttgart
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d)
TransnetBW GmbH

13.09.2026
Stuttgart
Bauprojektleiter (m/w/d)
Allbau Managementgesellschaft mbH

13.09.2026
Essen
Ingenieur* im Anforderungsmanagement
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH

13.09.2026
Langen
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d)
WipflerPLAN Planungsgesellschaft

13.09.2026
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz
Information Security Manager (all genders)
VINCORION Advanced Systems GmbH

13.09.2026
Wedel
Professur „Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)“
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences

13.09.2026
Düsseldorf
Senior-Ingenieur Auftragsengineering (m/w/d)
Mehrer Compression GmbH

13.09.2026
Balingen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Hamm
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hamm, Münster
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Dillenburg
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Dillenburg
BIM-Manager (w/m/d) Niederlassung Westfalen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hamm, Münster, Gelsenkirchen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Netphen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Netphen
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Bochum
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Bochum
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Osnabrück
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Osnabrück
BIM-Manager (w/m/d) Außenstelle Hagen
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Hagen
Bauleiter (m/w/d) im Bereich schlüsselfertigen Wohnungsbau
SCHEIDL

13.09.2026
Moosburg/Landshut
Projektingenieur Fachplanung Versorgungstechnik (m/w/d)
INGENIEURBÜRO ZAMMIT GmbH

13.09.2026
Achim, Celle, Salzgitter, Wolfsburg
Meister (m/w/d) für die mechanische Fertigung
Montanhydraulik GmbH

13.09.2026
Gelsenkirchen
Bauingenieur (w/m/d)
Die Autobahn GmbH des Bundes

13.09.2026
Bayreuth

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige