Wie aus Wüstenluft und Dunst von Kühltürmen Wasser gewonnen wird
US-Forscher haben zwei neue Techniken vorgestellt, wie man aus der Feuchtigkeit der Luft Trink- und Brauchwasser gewinnen kann. Selbst sehr trockene Luft in der Wüste lässt sich noch mit Erfolg anzapfen. Und Kraftwerke könnten Entsalzungsanlagen ersetzen oder entlasten.
Ganze 2,5 Prozent des Wassers auf der Erde sind Süßwasser. Ein großer Teil davon ist nicht nutzbar, weil er aus Eis besteht. Zudem sind die Süßwasserreserven weltweit höchst ungleich verteilt. Kein Wunder, dass intensiv nach Möglichkeiten gesucht wird, das lebenswichtige Nass auch dort zu gewinnen, wo es Mangelware ist, etwa in Wüsten oder in Regionen wie Kalifornien, in denen die Landwirtschaft extrem viel Wasser verbraucht.
Jetzt stellten Forscher gleich zwei neue Techniken vor, mit denen sich Trinkwasser gewinnen lässt. Wissenschaftler der University of California in Berkeley (UCB) produzieren es aus Wüstenluft, Kollegen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) aus dem Dampf, der aus den Kühltürmen von Kraftwerken quillt.
Extrem poröses Material fängt Wassermoleküle ein
UCB-Forscher Omar Yaghi und sein Team fangen das bisschen Wasser, das Wüstenluft enthält, mit einem metallorganischen Gerüst (MOF/Metal Organic Framwork) ein, und zwar in der Nacht. MOF sind extrem poröse Werkstoffe. Ein zuckerwürfelgroßes Stück hat eine innere Oberfläche von mehreren Fußballfeldern. Es besteht aus Zirconiumoxid und einem Salz der Fumarsäure. Auf Grund seiner Porösität zieht dieses Material Wassermoleküle magisch an, selbst dann noch, wenn die Luft gerade mal 20 Prozent relative Luftfeuchtigkeit ausweist, also extrem trocken ist. Die MOF-Substanz fängt pro Kilogramm ein Viertel Liter Wasser ein.
Solare Wärme macht das Wasser nutzbar
Die Sonne treibt das Wasser aus den Poren. Es verdampft, wenn sie die beladene MOF-Substanz erwärmt. Der Dampf kondensiert auf Kühlrippen und das dabei entstehende Wasser tröpfelt in einen Vorratsbehälter. Da MOF aus preiswerten Rohstoffen ohne großen Aufwand hergestellt werden, sind sie auch für Großanlagen geeignet. Denn anders als etwa Entsalzungsanlagen benötigt das Verfahren aus Berkeley keine Fremdenergie.
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Dampf von Kühltürmen für die Wasserversorgung
Ebenfalls für die Versorgung wasserarmer Gebiete geeignet ist eine Technik, die MIT-Ingenieure entwickelt haben. Sie ließen sich von den gewaltigen Dampfschwaden inspirieren, die aus den Kühltürmen von Kohle-, Gas-, Öl- und Kernkraftwerken quillen. Ihr Ziel ist es, das darin verborgene Wasser nutzbar zu machen. Das ist vor allem an küstennahen Standorten interessant. Dort werden die Anlagen meist mit Salzwasser gekühlt. Der Dampf enthält dagegen nur reines Wasser.
Das lässt sich mit einer relativ einfachen Methode gewinnen. Die Forscher bombardieren den Dampf mit Ionen, das sind elektrische geladene Atome oder Moleküle. Dadurch werden die Wassermoleküle ebenfalls elektrisch aufgeladen und bilden Tropfen. Diese klammern sich an ein Netzwerk aus Drähten. Sie werden immer größer bis die natürliche Oberflächenspannung nicht mehr ausreicht, sie festzuhalten. Sie fallen herunter und können eingesammelt werden.
Ionen verbessern den Wirkungsgrad
Ähnlich ist es bei Spinnennetzen, die nach einer feuchten Nacht über und über mit winzigen Tropfen bedeckt sind. In diesem Fall funktioniert das ohne die Mithilfe von Ionen. Diese Technik ist bereits kopiert worden. Sie lässt sich nutzen, um Wasser aus natürlichem Nebel zu gewinnen. Der Wirkungsgrad ist mit einem bis drei Prozent allerdings sehr schlecht.
Der Beschuss mit Ionen verbessert die Effektivität erheblich. Ein typisches 600-Megawatt-Kraftwerk könnte pro Jahr mit dieser Technik rund 550 Millionen Liter hochwertiges Trinkwasser liefern. Wasserentsalzungsanlagen werden dadurch entlastet oder sogar überflüssig.
Ein spannendes Verfahren haben kanadische Ingenieure entwickelt. Sie haben die Idee für eine riesige, auf dem Meer schwimmende Röhre, die mit Hilfe von Solarenergie Salzwasser in Trinkwasser verwandelt.
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