29.04.2020

Wasser effizienter entsalzen

Weitere Anwendungen in der Medizintechnik, Materialsynthese und Sensorik möglich.

Angesichts der weltweit über zwei Milliarden Menschen, die keinen Zugang zu sauberem Trink­wasser haben, ist die Aufbereitung von salzhaltigem und mit Giftstoffen verunreinigtem Wasser von globaler Bedeutung. Volker Presser, Leiter des Programm­bereichs Energie-Materialien am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken, und sein Kollege Pattarachai Srimuk haben Methoden zur Trinkwasser­erzeugung und Rückgewinnung von wertvollen Stoffen entwickelt.

Abb.: Illustration der selektiven elektro­chemischen Entsalzung. (Bild: INM)
Abb.: Illustration der selektiven elektro­chemischen Entsalzung. (Bild: INM)

Die elektro­chemische Reinigung von Wasser basiert auf dem Prinzip, dass mit Salzen, Schwer­metallen oder anderen chemischen Substanzen verun­reinigtes Wasser durch einen Aufbau fließt, in dem eine Kathode die positiv geladenen und eine Anode die negativ geladenen Ionen anzieht. Die geladenen Teilchen werden dann im Elektroden­material eingelagert. Im Fall von Salzwasser fängt das Entsalzungs­system auf diese Weise positive Natriumionen und negative Chlorionen ein und macht das Wasser trinkbar. Gleichzeitig wird durch die Einlagerung der Ionen in den Elektroden Energie gespeichert, die bei Bedarf wieder abgegeben werden kann. Die elektro­chemische Wasser­entsalzung schlägt damit also zwei Fliegen mit einer Klappe: Zum einen wird Wasser gereinigt, möglichst zu Zeiten, in denen im Stromnetz ein Energie­überschuss vorhanden ist. Zum anderen wird Energie gespeichert, die bei erhöhtem Bedarf wieder ins Netz eingespeist werden kann.

Die Forscher geben einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Verfahren der elektro­chemischen Wasser­aufbereitung, speziell die verwendeten Elektroden­materialien, die Art der Ionen­abscheidung und die Rückgewinnung von chemischen Elementen. „Die Elektrochemie ist wie ein Schweizer Taschen­messer, nämlich unglaublich vielseitig“, begeistert sich Volker Presser. „ Sie erlaubt es uns, je nach Material und angelegter Spannung nur ganz bestimmte Ionen zu extrahieren. Diese Schalt­barkeit bietet ein großes Anwendungs­potenzial und zeigt, wie wichtig es ist, die Grundlagen elektro­chemischer Prozesse zu verstehen.“ 

Pattarachai Srimuk sieht vielver­sprechende Zukunfts­perspektiven für die elektro­chemische Entsalzung: „Das selektive Extrahieren und Auf­konzentrieren von Ionen ist nicht nur für Umwelt­technologien von großer Wichtigkeit. Auch Anwendungen für die Medizin­technik, Material­synthese und Sensorik werden in der Zukunft auf den von uns erforschten Materialien und Mechanismen aufbauen können.“

INM / JOL

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