Weltweit haben rund 850 Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Kontaminiertes Wasser überträgt eine Vielzahl von Krankheiten, darunter Cholera, Ruhr und Typhus, und verursacht jährlich mehr als eine halbe Million Todesfälle.
Forscher der Universität in Buffalo haben einen solaren Wasserreiniger entwickelt, mit dem das Wasser hoffentlich schneller, kostengünstiger und effektiver gereinigt werden kann als mit anderen Modellen.
"Solarenergie ist grundsätzlich kostenlos", sagt Qiaoqiang Gan, Professor für Ingenieurwissenschaften, der die Forschung leitete. „In einigen Ländern in tropischen Gebieten sind die Ressourcen knapp, aber es gibt viel Sonnenenergie.“
Das Design erinnert mehr oder weniger an ein kleines A-Zelt. Schwarzes Kohlepapier wird über eine dreieckige Form gewickelt und auf das Wasser gelegt. Die Ränder des Papiers wandern ins Wasser und saugen es auf wie ein Schwamm. Es ist eine Modernisierung der alten Technologie der Solarstille, die Sonnenenergie verwendet, um Wasser zu verdampfen und Schadstoffe zurückzulassen. Der Wasserdampf kühlt dann ab, kondensiert und kann gesammelt werden. Das Team von Gan hat das Design des Solar-Standbilds verbessert und es effizienter gestaltet, indem es eine geneigte Form erhält. Dadurch bleibt das Papier kühl, da es nicht direkt, sondern schräg beleuchtet wird. Da das Papier unter der Umgebungstemperatur bleibt, entzieht es seiner Umgebung Wärme, was den Verlust von Sonnenenergie während des Verdampfungsprozesses ausgleicht.
Das Gerät kann pro Quadratmeter von der Sonne getroffenem Papier etwa 2, 2 Liter Wasser pro Stunde verdampfen lassen. Dies ist effizienter als andere solarbetriebene Wasseraufbereiter, sagt Gan.
Die Forschung wurde in einem Artikel beschrieben, der Anfang dieses Monats in der Zeitschrift Advanced Science veröffentlicht wurde . Die von der National Science Foundation finanzierte Arbeit war eine Zusammenarbeit zwischen der University at Buffalo, der University of Wisconsin-Madison und der Fudan University in China. Die ersten Autoren auf dem Papier waren Haomin Song und Youhai Liu.
Die Forscher Qiaoqiang Gan, Zongmin Bei und Haomin Song gehörten zu den Autoren der neuen Studie. Die drei Ingenieure und ihre Kollegen arbeiten mit ihrem Startup Sunny Clean Water daran, die Solaranlage denjenigen zugänglich zu machen, die sie benötigen. (Douglas Levere / Universität in Buffalo) Gan und seine Kollegen haben ein Unternehmen gegründet, um die Technologie zu vermarkten. Ihr Prototyp kann bei voller Sonneneinstrahlung täglich zwischen 10 und 20 Liter kondensieren und sammeln, sagt Gan. Da die durchschnittliche erwachsene Frau etwa 2, 7 Liter Flüssigkeit pro Tag und der durchschnittliche Mann etwa 3, 7 Liter Flüssigkeit benötigt, von denen etwa 80 Prozent aus Getränken stammen, könnte die Familie theoretisch immer noch genügend tägliches Trinkwasser zur Verfügung stellen. Gan schätzt, dass es ungefähr 200 US-Dollar kosten wird und innerhalb eines Jahres oder so verfügbar sein wird.
Gan hofft, dass das Gerät billiger ist als ähnliche Technologien, die in den letzten Jahren entwickelt wurden und von denen viele auf teuren Nanomaterialien basieren. Wissenschaftler aus Stanford haben einen winzigen Wasserfilter aus Molybdän-Nanoflocken hergestellt. Mehrere Unternehmen haben sich mit der Verwendung von Nanocellulose für die Wasseraufbereitung befasst, während ein Nanofilter eines tansanischen Ingenieurs den afrikanischen Innovationspreis der britischen Royal Academy of Engineering gewann. Im Gegensatz dazu verwendet die Solaranlage immer noch preiswertes und weit verbreitetes Kohlepapier.
Das Gerät kann auf jeder Art von Wasseroberfläche eingesetzt werden - einem See, einem Teich, einem Trog oder sogar dem Meer. Aber wie es funktioniert, hängt von der Einstellung ab.
„Die größte Herausforderung besteht darin, dass unterschiedliche Menschen in unterschiedlichen Regionen lokale Bedürfnisse haben“, sagt Gan, der gerade von einer Reise nach Argentinien zurückgekehrt ist, bei der es um Fakten geht. "Vor allem, wenn die Qualität des Quellwassers sehr unterschiedlich ist."
Wenn der Destillierapparat beispielsweise auf dem Meer verwendet wird, sammelt sich möglicherweise Salz an der Oberfläche an. An dieser und anderen Designherausforderungen wird noch gearbeitet.
Das kann noch fast 100 Prozent der Bakterien, Viren und organischen Verbindungen wie Arsen entfernen, sagt Gan. Bestimmte flüchtige Chemikalien, einschließlich bestimmter Pestizide, die mit dem Wasser verdampft werden, lassen sich weniger gut verarbeiten, als dass sie zurückbleiben.
"Es sieht so aus, als hätte es ein ernstes Versprechen", sagt Desmond Lawler, Ingenieurprofessor an der Universität von Texas in Austin, über das System.
Lawler sagt, eine wichtige Überlegung wird die Luftfeuchtigkeit der Umgebung sein, in der die Destille verwendet wird. Unter sehr feuchten Bedingungen - denken Sie an die Karibik nach einem Hurrikan - ist es viel schwieriger, Wasser zu verdampfen. Das Team muss dies berücksichtigen, wenn es Systeme für bestimmte Standorte entwirft.
Obwohl er sich das System nicht als Ersatz für dauerhaft sauberere Wasserquellen vorstellt, sieht Lawyer die Einfachheit des Systems als vielversprechend an.
"Ein kleines System, das Trinkwasser für eine Familie schaffen könnte", sagt Lawler. "Es ist sehr aufregend, darüber nachzudenken, insbesondere in Notfallsituationen."
