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Experimentelles Nebenprodukt hat Erfolg

Meerwasserentsalzung Experimentelles Nebenprodukt hat Erfolg

Der Marburger Chemie-Professor Ulrich Tallarek hat zusammen mit Professor Richard M. Crooks (University of Texas) eine energieeffiziente neue Methode zur Meerwasserentsalzung entwickelt.

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Angesichts des Trinkwassermangels in vielen Regionen wird die Entsalzung von Meerwasser immer wichtiger.Archivfoto

Marburg. Die in Marburg und Austin (Texas) entwickelte neue Methode zur Meerwasserentsalzung fand bereits internationale Anerkennung: Das Projekt kam in der Sparte „Umwelt“ bis in die Endrunde des Wettbewerbs, bei dem am vergangenen Freitag in New York der Preis „World Technology Award“ verliehen wurde. Die Professoren Ulrich Tallarek (Marburg) und Richard M. Crooks (Austin) haben ihre zugrundeliegenden Forschungsergebnisse vor drei Monaten in der Zeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ vorgestellt. Entstanden ist die neue Meerwasser-Entsalzungsmethode als Nebenprodukt aus einem gemeinsamen Forschungsprojekt von Crooks und Tallarek zur Miniaturisierung der Trennung von Molekülen, die insbesondere in der medizinischen Forschung wichtig sind.

Sie entwickelten einen speziellen Chip, auf dem beispielsweise die millionenfache Anreicherung von Geringstmengen Peptiden gelang, um sie anschließend zu identifizieren. Beim Experimentieren im Labor kamen sie spontan auf die simple, aber effektive neue Idee. Für ihre Methode, die im Prinzip mit einer herkömmlichen Batterie auskommt, nutzen die beiden Forscher die elektrolytischen Eigenschaften des Meerwassers. Und so sieht die erfolgreiche Versuchsanordnung aus: Auf den Chip in der Größe einer Briefmarke wird Meerwasser in winzige Kanäle geleitet. An einer Wegmarke liegt eine Elektrode, an der ein kleiner Teil der Chlorid-Ionen, die wesentlicher Bestandteil des Salzes im Meerwasser sind, oxidiert wird. Dadurch entsteht eine an Ionen verarmte Zone, somit ein Gefälle im elektrischen Feld, das die nachfolgenden Ionen im Meerwasser an dieser Wegmarke umleitet. Auf diese Weise kommt eine Teilentsalzung zustande. Die Hälfte des Meerwassers wird dabei zu 25 Prozent entsalzt.

Das ist immerhin ein Anfang, denn das gesamte Verfahren ist bisher nicht optimiert. Wichtig war den Forschern, dass die Entsalzung nicht nur theoretisch, sondern auch praktisch funktioniert. Damit eine ausreichende Menge des Wassers entsalzt wird, müssen natürlich sehr viele dieser Kanäle parallel geschaltet werden. Nun arbeiten Tallarek und Crooks bereits an einer Optimierung des Verfahrens, um die Entsalzung bis auf 75 Prozent zu steigern. Der Marburger kümmert sich dabei beispielsweise um die numerische Simulation der zugrundeliegenden Prozesse, um die Effekte so realistisch wie möglich zu beschreiben und im Hinblick auf einen höheren Entsalzungsgrad gezielt auslegen zu können.

„Ein Vorteil unserer Technik besteht darin, dass sie im Unterschied zu den bisher üblichen Entsalzungsmethoden ohne teure und empfindliche Membranen auskommt, die verkeimen oder verstopfen könnten“, erläutert Tallarek. Diese Membranen werden üblicherweise bei der sogenannten Umkehrosmose verwendet: Dabei pressen Pumpen das Meerwasser mit Hochdruck durch sehr feine Membranen, die das Salz zurückhalten und nur Wasser hindurch lassen. Das zweite derzeit weltweit im großen Stil verwendete Entsalzungsverfahren ist die Verdampfung des Wassers. „Dieses Verfahren mit Verdampfung und anschließender Kondensation des Wassers verbraucht immense Energiemengen“, erläutert Tallarek.

Der Nachteil der neuen Technologie liegt auf der Hand: Eine völlige Entsalzung des Meerwassers wäre nur mit einem großen Zeitaufwand oder massiver Parallelisierung möglich. So wäre es wohl zu aufwändig, sie für die Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser im großen Stil zu verwenden. Dennoch könnte die Methode mehrere Anwendungen finden, hofft Professor Tallarek.

So könnten Haus-Anlagen gebaut werden, bei denen pro Haushalt und Tag zwei bis drei Liter entsalztes Wasser gewonnen werden. Auch eine Vorentsalzungs-Anlage für die Osmose-Technologie könnte mit der neuen Technologie betrieben werden. Für die Umsetzung auf industrieller Ebene ist die US-Firma „Okeanos“ zuständig, die eine Lizenz für das Verfahren erworben hat.

von Manfred Hitzeroth

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