Durch Sonnenlicht: Dieser Schwamm reinigt Schmutzwasser ohne externe Energiezufuhr

Der Zugang zu sauberem Trinkwasser ist grundsätzlich ein Menschenrecht und gehörte zu den Millenniumszielen der Vereinten Nationen. Tatsächlich konnten hier in den letzten Jahren und Jahrzehnten Fortschritte erzielt werden. Von der Erfüllung des Ziels ist die Menschheit aber noch ein ganzes Stück entfernt. Neben einer gerechteren Verteilung der vorhanden Ressourcen könnten auch neue Technologie einen Beitrag zur Lösung leisten. Dies gilt beispielsweise für Entsalzungsanlagen, mit denen theoretisch aus dem reichlich vorhandenen Meerwasser Trinkwasser gewonnen werden kann. Eine ebenso wichtige Rolle könnte aber auch die Aufbereitung von Schmutzwasser spielen. Ein dichtes Netz an Kläranlagen gibt es bisher allerdings zumeist nur in Industrienationen. Forscher an der amerikanischen Princeton University arbeiten daher seit einigen Jahren an einer dezentralen Lösung, die ohne externe Energiezufuhr auskommt. So können selbst abgelegene Ortschaften vergleichsweise einfach mit sauberem Wasser versorgt werden.

Bild: Bumper DeJesus / Princeton University

Die Außenseite des schwammartigen Gels wirkt wie ein Filter

Im Mittelpunkt der Forschung steht ein schwammartiges Gel, das auf einem Polymer namens PNIPAm basiert. Je nach Temperatur nimmt dieser Schwamm Wasser auf oder gibt Wasser ab. In der Praxis bedeutet dies: Der Schwamm kann tagsüber in schmutziges Wasser geworfen werden und saugt dort Wasser auf. Anschließend wird er in die Sonne gelegt. Ab einer Temperatur von 33 Grad Celsius wird das zuvor aufgenommene Wasser dann wieder abgegeben. Der Clou: Die Außenseite des Schwamms besteht aus einem dichten Netz an verschiedenen Polymeren. Diese wirken wie eine Art Filter und entfernen zahlreiche Schadstoffe aus dem Wasser. Auf diese Weise können beispielsweise Schwermetalle, Öle, Mikroplastik und einige Bakterien aus dem Wasser eliminiert werden. Ein solcher Reinigungsschwamm wurde erstmals im Jahr 2021 der Öffentlichkeit präsentiert. Anschließend arbeiteten die Forscher an weiteren Verbesserungen. Durch die Hinzunahme weiterer Polymere konnte so die Filtrationsrate um den Faktor vier erhöht werden.

Der gesamte Vorgang nimmt rund zehn Minuten in Anspruch

Damit ist der Schwamm inzwischen so gut wie praxistauglich. So reicht den Angaben der Forscher zufolge ein Quadratmeter des rund ein Zentimeter dicken Materials aus, um knapp vier Liter Wasser zu reinigen. Die Dauer des Vorgangs wird auf rund zehn Minuten beziffert. In dieser Zeit wurde zumindest siebzig Prozent des aufgenommenen Wassers wieder abgegeben. Dann kann entweder die Prozedur mit dem selbst reinigenden Schwamm von vorne begonnen werden oder man lässt den Schwamm noch in der Sonne liegen, bis das restliche Wasser entwichen ist. Theoretisch könnte so sogar in abgelegenen und vom Stromnetz abgeschnittenen Ortschaften ausreichend Trinkwasser für den normalen Tagesablauf gewonnen werden. Allerdings funktioniert der Trick natürlich nur mit Sonnenstrahlung. Logischerweise muss daher die Gewinnung von sauberem Wasser am Tag erfolgen. Es sollte allerdings kein großes Problem sein, ausreichend Wasser auch für die Nacht aufzubereiten und zu speichern.

Via: ACS