Von der Sonne aktivierte Membranen zur Wasseraufbereitung
Steigende Bevölkerungszahlen und verstärkte menschliche Aktivitäten beeinträchtigen die Nachhaltigkeit unseres Planeten stark. Die Verfügbarkeit von sauberem Wasser ist seit Langem eine große Herausforderung im Nahen Osten und in Südafrika, stellt aber auch für westliche Länder ein wachsendes Problem dar. Auf der ganzen Welt wird Technologie, mit der kontaminiertes Ab- und Oberflächenwasser wiederaufbereitet werden kann, bedeutende Auswirkungen auf die Lebensqualität aller Bürger haben. Im Rahmen des Projekts "Nano-structured TiON photo-catalytic membranes for water treatment" (NATIOMEM) haben EU-finanzierte Wissenschaftler neue Membranen für Wasseraufbereitungstechnologien entwickelt. Das poröse Substrat kombiniert Keramik- mit Metallmembranen und filtert Partikel und Mikroorganismen heraus, die die Größe der Poren übersteigt. Eine photokatalytische Beschichtung auf Basis von Titanoxid wird durch Sonnenlicht aktiviert und kann daraufhin Mikroorganismen abtöten, organische Schadstoffe zersetzen und mineralisieren sowie gelöste Metalle oxidieren. Die NATIOMEM-Mitglieder konzentrieren sich einerseits auf die Herstellung sauberen Trinkwassers in ländlichen Gebieten Südafrikas und andererseits auf die Sanierung von Grauwasser für Toilettenspülungen sowie Bewässerungsanlagen, die in den Stadtgebieten Jordaniens auf den Dächern implementiert werden sollen. Die Ergebnisse der Laborversuche waren vielversprechend und drei Pilotanlagen wurden eingesetzt, um die Leistung der Membranen zu bewerten. Die Wissenschaftler lieferten aktualisierte Empfehlungen hinsichtlich Konstruktion und Anwendung der photokatalytischen Membranen. Realistische Anwendungsszenarien wurden miteinbezogen, die effiziente Vorfilterung und Rezirkulation des Wassers erfordern, um mehrere Durchgänge zu ermöglichen und Fouling zu verhindern. Die Technologie ist nun bereit, einfache, wirksame und wirtschaftliche Wasseraufbereitung in Regionen zu ermöglichen, in denen extreme Wasserknappheit herrscht. Zusätzlich zu den Anwendungen in der Wasseraufbereitung stehen durch mehrere neuartige Beschichtungsverfahren, die im Rahmen des NATIOMEM-Projekts entwickelt wurden, zukünftige Anwendungen in Wasserstoffherstellungsanlagen und Solarzellen der dritten Generation in Aussicht. Die Ergebnisse wurden in sieben durch Fachleute geprüften wissenschaftlichen Publikationen veröffentlicht und auf zahlreichen Konferenzen und Seminaren bekanntgegeben. Durch das NATIOMEM-Projekt wurden Filtrationsmembranen bereitgestellt, die über das Potenzial verfügen, die kommerzielle Wettbewerbsfähigkeit der Partner signifikant zu erhöhen. Die Nutzung des vorgeschlagenen Wasseraufbereitungsverfahrens könnte auch bedeutende Auswirkungen auf die Verfügbarkeit sauberen Trinkwassers in diesbezüglich problematischen Regionen wie dem Nahen Osten und Südafrika haben. Mit sowohl ländlichen als auch städtischen Anwendungen sind Nutzungsmöglichkeiten reichlich gegeben.
Schlüsselbegriffe
Abwasser, Wasseraufbereitung, poröse Membran, photokatalytische Beschichtung, Wasserstoffherstellung, Solarzelle, Sonne