Wasser mit Solarenergie desinfizieren

Neue Technologie der Uni Stanford tötet mit Solarenergie Keime in Wasser ab
Neue Technologie der Uni Stanford tötet mit Solarenergie Keime in Wasser ab

Forscher des Department of Energy National Accelerator Laboratory (SLAC) an der Stanford University haben eine neuartige Nanostruktur entwickelt, die Wasser wesentlich schneller und gründlicher desinfiziert als bisherige Methoden. Das dazu entwickelte Gerät ist lediglich so groß wie eine Briefmarke. Es nutzt Solarenergie, um eine chemische Reaktion auszulösen, die in knapp 20 Minuten mehr als 99,999 Prozent aller schädlichen Bakterien in der Flüssigkeit zerstören soll. Nach getaner Arbeit lösen sich die bei diesem Prozess entstehenden Chemikalien auf und reines Trinkwasser bleibt zurück.

„In vielen Regionen der Welt besteht die einzige Möglichkeit, Keime sicher aus dem Wasser zu bekommen, darin, es abzukochen oder es lange in Plastikflaschen in die Sonne zu stellen, damit die ultraviolette Strahlung die darin enthaltenen Mikroben abtötet“, beschreibt das Forscherteam die Ausgangsproblematik. Doch beide bekannten Methode hätten gravierende Nachteile: Entweder wird zu viel kostbare Energie vergeudet oder das Ganze dauert zu lange. „Weil UV-Strahlen nur vier Prozent der Sonnenenergie besitzen, braucht die UV-Methode zwischen sechs und 48 Stunden. Das schränkt die Menge an Wasser, die man auf diese Weise desinfizieren kann, stark ein“, so die Wissenschaftler.

Mithilfe des neuen Geräts soll sich der Desinfiziervorgang deutlich beschleunigen lassen. Der Clou: Die speziell für diesen Vorgang entwickelte Nanostruktur ist in der Lage, nicht nur vier, sondern bis zu 50 Prozent der Sonnenenergie zu nutzen. Dies verkürzt die für die chemische Aufbereitung benötigte Zeit immens. „Unser Gerät sieht aus wie ein kleines Rechteck aus schwarzem Glas. Man muss es nur ins Wasser fallen lassen und die Sonne erledigt die ganze Arbeit“, erklärt Materialforscherin und SLAC-Projektleiterin Chong Liu.

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Unter einem Elektronenmikroskop betrachtet, zeigt sich die besondere Struktur des innovativen Geräts. Diese weist viele nahe beieinander liegende dünne Linien auf, die von den Forschern „Nanoflakes“ genannt werden. Sie bestehen aus Molybdändisulfid, einem Material, das ansonsten häufig als industrielles Schmiermittel eingesetzt wird. „Wenn diese Teile in der richtigen Stärke angeordnet werden, können wir damit das gesamte sichtbare Spektrum der Sonnenenergie anzapfen“, erklärt Liu.

©Jin Xie/Stanford University

Auf den Nanoflakes liegt zudem ein dünner Film aus Kupfer, der als Katalysator fungiert. „Dadurch können wir genau die chemischen Reaktionen auslösen, um etwa Stoffe wie Wasserstoffperoxid zu erzeugen, die gerne als Desinfektionsmittel verwendet werden, um schädliche Bakterien im Wasser zu eliminieren“, erläutert die Wissenschaftlerin.

Die neuartige Methode zur Aufbereitung stellt nach Aussage der Forscher leider noch kein Allheilmittel zur Lösung der Trinkwasserproblematik dar: „Bislang haben wir dieses Verfahren lediglich mit drei unterschiedlichen Bakterienstämmen getestet, die in relativ geringen Wassermengen im Labor gemischt worden sind und nicht mit den komplexen Mixturen von Verunreinigungen, wie wir sie in der realen Welt vorfinden“, erläutert Liu. Entsprechende weiterführende Tests und Experimente seien allerdings bereits in Vorbereitung. Die Forscher sind zuversichtlich, da sich jetzt schon zeige, was alles möglich ist, wenn man ein Material genau nach seinen Wünschen designen kann.

Quellen:
http://slac.stanford.edu
http://www.pressetext.com/news/

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