Trinkwasser: Neuartiges Material aus Obstabfällen beschleunigt die Filterung von Wasser

Die auf Sonnenenergie basierende Destillation von Wasser ist eine effiziente Methode, um aus verunreinigtem Wasser nutzbares Trinkwasser zu machen. Allerdings dauert der Prozess relativ lange. Ein neues Material aus Obstabfällen kann hier Abhilfe schaffen.

Beschleunigung der Destillation

In der einfachsten Form bestehen Destillierapparate auf Basis von Sonnenenergie aus einem Behälter mit schmutzigen Wasser, der unter einer transparenten Abdeckung platziert wird. Durch die Sonneneinstrahlung verdunstet das Wasser und kondensiert dann auf der unteren bzw. inneren Oberfläche der Abdeckung. Das Kondensat ist reines, sauberes Wasser und kann in einem zweiten Behältnis gesammelt werden.

Um das verunreinigte Wasser schneller aufheizen zu können haben Wissenschaftler:innen Materialien entwickelt, die an der Wasseroberfläche schwimmen und das Sonnenlicht in Hitze konvertieren können. Diese Materialien werden aus unterschiedlichen Materialien gewonnen, basieren in der Regel jedoch auf Kohlenstoff, der aus Kohle gewonnen wird.

Ein Team rund um Edison Ang von der Nanyang Technological University in Singapur hat nach weniger kostenintensiven und umweltfreundlicheren Alternativen gesucht. Dabei nutzten sie ein Material, das weder aufwändig gewonnen noch teuer erworben werden muss und zudem im Normalfall einfach weggeworfen wird: Obstabfälle. Genauer gesagt haben die Forscher:innen mit Kokosnuss-, Orangen- und Bananenschalen experimentiert.

Material aus Kokosnussschalen funktioniert besonders gut

Das Team erhitzte die Obstabfälle auf eine Temperatur von 850 Grad Celsius und hielt diese Temperatur über einen Zeitraum von mehreren Stunden aufrecht. Während dieses Prozesses gaben sie einen Reaktant auf Molybdänbasis zu. Dadurch wurden die Abfälle zu einem zweidimensionalen Molybdäncarbid umgewandelt. Dieses gehört zu einer Gruppe von Metallen, die als MXene bezeichnet werden. MXene sind unter anderem hydrophil und sind in der Lage, mit hoher Effizienz Sonnenlicht in Hitze umzuwandeln.

Als die Forscher:innen ihr Material in einem kleinen Destillations-Apparat testeten, fanden sie heraus, dass quadratische Lagen des photothermischen Molybdäncarbids Sonnenlicht mit besonders hoher Effizienz zu Hitze konvertieren, sodass das Wasser deutlich schneller verdunstete. Da das Material zudem sehr porös ist, konnte der Wasserdampf problemlos aufsteigen und an der Abdeckung kondensieren.

Als besonders effizient stellte sich Material auf Basis von Kokosnussschalen heraus. Die Konversion von Sonnenlicht zu Hitze fand mit diesem Material mit einer Effizienz von 94 Prozent statt. Die Forscher:innen wollen die Technologie nun weiterentwickeln und suchen Partnerunternehmen aus der Industrie um bei der Kommerzialisierung zu helfen.

via Nanyang Technological University