Rund 2,2 Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, obwohl die Erde zu zwei Dritteln mit Wasser bedeckt ist. Allerdings handelt es sich dabei zu mehr als 97 Prozent um ungenießbares Salzwasser. Trinkwasser ist also auf der Erde ein durchaus rares Gut. Allerdings lässt sich Trinkwasser aus Salzwasser gewinnen. Kunststoff hilft dabei.
Rund 2,2 Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, obwohl die Erde zu zwei Dritteln mit Wasser bedeckt ist. Allerdings handelt es sich dabei zu mehr als 97 Prozent um ungenießbares Salzwasser. Trinkwasser ist also auf der Erde ein durchaus rares Gut. Allerdings lässt sich Trinkwasser aus Salzwasser gewinnen, und zwar etwa indem man das Wasser verdampft und kondensiert; das Salz bleibt zurück. Der thermische Prozess erfordert jedoch den Einsatz einer großen Menge Energie – ein Manko heutiger Entsalzungsanlagen.
Rund 80 Prozent der Anlagen arbeitet allerdings nach dem Prinzip der sogenannten Umkehrosmose. Hierbei wird salzhaltiges Wasser mithilfe elektrischer Pumpen durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Polymermembran gepresst: die Wassermoleküle (H2O) passieren die in der Membran enthaltenen Poren, die großen Salzionen (Na+Cl-) jedoch nicht. Auch dieser Prozess verlangt einen enormen Energieeinsatz, außerdem können Meereslebewesen in Mitleidenschaft gezogen werden. Einen neuen, vielversprechenden Weg verspricht eine grundlegend andere Vorgehensweise, wobei das Salzwasser, vereinfacht gesagt, über Elektroden geleitet wird, an denen sich die Salzionen abscheiden. Wissenschaftler vom Department of Chemistry der Virginia Tech in Blacksburg/USA haben für ihre, nach eigenen Angaben besonders effiziente Vorgehensweise multifunktionale, poröse Kohlenstofffasern verwendet, die kleine Wassermengen bis zu 40-mal schneller entsalzen als alle bislang verfügbaren Materialien.
Guoliang Liu vom Department of Chemistry erforscht seit einigen Jahren das Design und die Synthese poröser Kohlenstofffasern. Das Material besteht aus langen faserigen Kohlenstoffsträngen mit gleichmäßigen Mesoporen von ungefähr zehn Nanometern. Obgleich Liu die Hauptanwendung seiner porösen Kohlenstofffasern in der Automobilindustrie sieht, etwas zur Herstellung von Karosserieteilen, scheint sich das Material in besonderer Weise auch für die hochkapazitive Entsalzung von Meerwasser zu eignen. "Aufgrund der großen Oberfläche der porösen Kohlenstofffasern können wir viele Ionen speichern“, und zwar sehr viel schneller als bislang üblich.
Die bekannteste Entsalzungsmethode ist, wie oben bereits erwähnt, die Umkehrosmose, bei der Meerwasser durch eine semipermeable Membran gedrückt wird, um Salze von Wasser zu trennen. Laut Liu seien die hierbei verwendeten Materialien und Verfahren relativ ausgereift und effizient große Mengen Wasser entsalzen können. Die kapazitive Entsalzung mit porösen Kohlenstofffasern erfordert jedoch viel weniger Energie für die Behandlung von Wasser mit niedrigem Salzgehalt.
"Der Vorteil unseres Verfahrens besteht darin“, berichtet Liu, „dass wir in einem kleinen Konzentrationsbereich eine viel schnellere, viel höhere Kapazität und mehr Energieeffizienz erzielen können. Im Zuge der Methodenentwicklung wurden zwei poröse Kohlenstofffasern in eine Salzlösung und an sie Spannung angelegt. Hierbei zeigte sich eine elektrostatische Kraft, mit der es gelungen sein, dem Wasser die Salzionen höchst effizient zu entziehen. Die Wissenschaftler sind überzeugt, mit dem von Ihnen verwendeten „Kunststoff“ ein vielseitiges Material gefunden zu haben, dass sich eben nicht allein im Leichtbau verwenden lässt, sondern auch und vor allem in funktionaler Hinsicht breite Anwendung finden werde. Nicht zuletzt eben auch in der Erzeugung und Aufbereitung von Trinkwasser.
