Elektroden aus Kohlenstoffpartikeln 25.07.2014, 13:09 Uhr

Elektrochemischer Entsalzungsprozess stellt günstiges Trinkwasser her

Meerwasser könnte sich zukünftig günstiger in Trinkwasser umwandeln lassen: Ein elektrochemischer Entsalzungsprozess Aachener Forscher verbraucht 80 Prozent weniger Energie als Destillationsanlagen. Das Meerwasser fließt dabei zwischen Elektroden aus Kohlenstoffpartikeln. 

Ein Mursi-Junge badet im äthiopischen Omo-Tal in einem Fluss. In vielen Teilen Afrikas ist sauberes Trinkwasser ein Mangel. Elektrochemische Entsalzungsanlagen könnten helfen. 

Ein Mursi-Junge badet im äthiopischen Omo-Tal in einem Fluss. In vielen Teilen Afrikas ist sauberes Trinkwasser ein Mangel. Elektrochemische Entsalzungsanlagen könnten helfen. 

Foto: dpa

Hunderte Millionen Menschen beziehen ihr Trinkwasser aus dem Meer. In energieaufwändigen Prozessen wird das Salz entzogen. Siemens und Wissenschaftler zweier Aachener Institute haben Techniken entwickelt, die erheblich weniger Strom verbrauchen als die heute genutzten Anlagen. Statt das Meerwasser zu destillieren oder mit Hochdruckpumpen durch feinporige Membranen zu pressen, setzen die Wissenschaftler auf Elektrochemie.

Natriumchlorid, also schlichtes Kochsalz, spaltet sich in positiv geladene Natrium- und negative Chlorionen auf, wenn es in Wasser gelöst wird. Meerwasser ist ein solches Wasser-Ionen-Gemisch. Ionen wandern, wenn sie in ein elektrisches Feld geraten, zur jeweils anders gepolten Elektrode, Natrium also zur negativen, Chlor zu positiven. Das machen sich beide Teams zunutze.

Energieverbrauch sinkt im Vergleich zu Destillationsanlagen um 80 Prozent

Den Aachener Wissenschaftlern ist es gelungen, Meerwasser in einem einstufigen Prozess in Trinkwasser zu verwandeln, das Siemens-Verfahren braucht dazu zwei Schritte, stammt allerdings aus dem Jahr 2008. Beide Systeme reduzieren den Energieverbrauch gegenüber der Destillation, bei der salzfreier Dampf von kochendem Meerwasser eingefangen wird, um etwa 80 Prozent. Die Aachener haben ihr Verfahren gerade in der Fachzeitschrift Electrochemistry Communications vorgestellt. 

Auch Siemens setzt bei Entsalzungsanlagen auf Elektrochemie. Das Verfahren benötigt allerdings zwei Schritte, das der Aachener Forscher hingegen nur einen. 

Auch Siemens setzt bei Entsalzungsanlagen auf Elektrochemie. Das Verfahren benötigt allerdings zwei Schritte, das der Aachener Forscher hingegen nur einen. 

Foto: Siemens

Das Meerwasser fließt bei der Aachener Lösung zwischen zwei Elektroden, die aus Kohlenstoffpartikeln bestehen. Wie diese genau beschaffen sind, verraten die Forscher nicht. „Die Partikel binden das im Wasser vorhandene Salz extrem gut. Mit 260 Milligramm Salz pro Gramm Kohlenstoff-Partikel liegt der Wert um mindestens den Faktor zehn höher als bei zuvor beschriebenen Prozessen dieser Art“, sagt Matthias Wessling, Professor für Verfahrenstechnik an der RWTH Aachen und Leiter des Leibniz-Instituts für interaktive Materialien. Die Entwickler der Entsalzungstechnik stammen aus beiden Instituten.

Elektrochemisches Verfahren entfernt 99 Prozent des Salzes

Bei einer Ausgangskonzentration vom einem Gramm Salz pro Liter Wasser konnten Matthias Wessling und seine Kollegen in 90 Prozent des zufließenden Wassers 99 Prozent des enthaltenen Salzes entfernen. Die restlichen zehn Prozent des Wassers dienen der Regeneration der Elektroden-Partikel. Sie nehmen die im Regenerationsprozess freigesetzten Ionen auf, sodass hier ein Salzkonzentrat entsteht.

Vor allem in heißen und sonnigen Regionen ist der Trinkwassermangel groß. Dort bietet sich eine Kombination mit einer Photovoltaikanlage an, die den benötigten Strom umweltverträglich produziert.

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