Entsalzung ist keine neue Technologie. Im Gegenteil – es ist eine der ältesten dem Menschen bekannten Methoden der Wasserreinigung. Der Entsalzungsprozess in der Natur ist verantwortlich für das, was wir als „Wasserkreislauf“ kennen. Die Sonne liefert Energie, die dazu führt, dass Oberflächenwasser verdunstet. Anschließend kommt der Wasserdampf mit einer kühleren Luft in Kontakt und kondensiert dann wieder zu Regen. Dieser Prozess kann künstlich mit viel schnellerer Geschwindigkeit nachgeahmt werden.
So funktioniert ein System zur Wasserentsalzung
Systeme für eine solarbetriebene Wasserentsalzung erreichen mittlerweile ein neues Maß an Effizienz bei der Nutzung des Sonnenlichts zur Herstellung von frischem Trinkwasser aus Meerwasser. In einem Bericht des Massachusetts Institute of Technology heißt es, dass ein vollständig passives solarbetriebenes Entsalzungssystem mehrere Liter frisches Trinkwasser pro Stunde für jeden Quadratmeter Sonnensammelfläche liefern könnte. Solche Systeme könnten möglicherweise netzferne und küstennahe Gebiete bedienen, um eine effiziente und kostengünstige Wasserquelle bereitzustellen.
Das System verwendet mehrere Schichten flacher Solarverdampfer und -kondensatoren, die in einer vertikalen Anordnung angeordnet und mit einer transparenten Aerogelisolierung versehen sind. In jeder Phase wird die von der vorherigen Phase freigesetzte Wärme genutzt und nicht verschwendet. Auf diese Weise konnte bisher ein Gesamtwirkungsgrad von knapp 400% Prozent bei der Umwandlung der Sonnenlichtenergie in die Energie der Wasserverdampfung erreicht werden.
Wasserqualität übertrifft Trinkwasserstandards
Die Vorrichtung verwendet flache Paneele, um Sonnenwärme zu absorbieren und diese auf die nächstgelegene Wasserschicht zu übertragen, so dass sie zu verdampfen beginnt. Der Dampf kondensiert dann auf der nächsten Platte, während das Wasser eingesammelt wird. In diesem Mehrschichtverdampfer fließt die freigesetzte Wärme zur nächsten Verdampfungsschicht, recycelt die Sonnenwärme und steigert den Gesamtwirkungsgrad.
Das System lieferte reines Wasser, das die Trinkwasserstandards der Stadt übertraf, mit einer Rate von 5,78 Litern pro Quadratmeter Sonnenkollektorfläche. Dies ist mehr als doppelt so viel wie die bisherige Rekordmenge, die von einem solarbetriebenen Entsalzungssystem jemals produziert wurde. Theoretisch könnten solche Systeme durch weitere Optimierung einen Wirkungsgrad von bis zu 800 Prozent erreichen. Im Gegensatz zu einigen Entsalzungssystemen gibt es keine Ansammlung von Salz oder konzentrierten Salzlösungen, die entsorgt werden müssen.
Kosten und Umsetzung eines solchen Systems
Eine Schicht aus transparentem Aerogel, die als Isolator verwendet wird, gilt eigentlich als die teuerste Komponente des Prototyps. Es könnten jedoch auch andere, weniger teure Isolatoren als Alternative verwendet werden. Das Aerogel selbst besteht aus spottbilliger Kieselsäure, erfordert jedoch für seine Herstellung spezielle Trocknungsgeräte. Die von den Wissenschaftlern entwickelten Formeln könnten wahrscheinlich auf eine Vielzahl von Materialien und Gerätearchitekturen angewendet werden, um eine weitere Optimierung von Systemen zu ermöglichen.
Das Team schätzt, dass ein System mit einer Sonnensammelfläche von etwa 1 Quadratmeter die Anforderungen des täglichen Trinkwasserbedarfs einer Person erfüllen könnte. Ein solches System, das auf die Bedürfnisse einer Familie zugeschnitten ist, könnte bereits ab 100 US-Dollar gebaut werden. Die Forscher planen weitere Experimente, um die Auswahl der Materialien und Konfigurationen weiter zu optimieren und die Haltbarkeit des Systems unter realistischen Bedingungen zu testen. Die Hoffnung ist, dass es letztendlich eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Wasserknappheit in Teilen der Entwicklungsländer spielen könnte, in denen zuverlässiger Strom knapp ist, Meerwasser und Sonnenlicht jedoch reichlich vorhanden sind.
