Samstag, 19.10.2019
 
Seit 09:10 Uhr Das Wochenendjournal
StartseiteForschung aktuellGraphen in der Trinkwasserentsalzung21.06.2019

Hocheffiziente MembranGraphen in der Trinkwasserentsalzung

Graphen ist eine hauchdünne Schicht aus Kohlenstoff. Der Stoff fasziniert die Wissenschaft, denn er verspricht hochinteressante Anwendungen. Viele sind noch im Bereich der Grundlagenforschung. Manche aber sind bald praxisreif – zum Beispiel Graphen-Membranen für die Trinkwassergewinnung.

Von Frank Grotelüschen

Hören Sie unsere Beiträge in der Dlf Audiothek
Eine Meerwasserentsalzungsanlage in der Hafenstadt Dschidda, aufgenommen 1987. (picture-alliance / dpa)
Trinkwassergewinnung durch Entsalzung erfordert bisher hohen Energieeinsatz (picture-alliance / dpa)
Mehr zum Thema

Entsalzungsanlagen für Meerwasser Sole-Rückstände viel größer als gedacht

Gewässerreinhaltung Wo Politik und Kläranlage versagen

Dezentrale Abwassersysteme Sauberes Wasser für Jordanien

"Ok, let’s have a look at this lab. This lab is a typical chemistry lab…"

TU Dresden, der Walter Hempel-Bau. Prof. Xinliang Feng schaut in einem seiner vielen Labors vorbei: Reagenzgläser, Handschuhboxen, unzählige Fläschchen mit Chemikalien. Feng und seine Leute widmen sich einem besonderen Stoff: Graphen, zweidimensionaler Kohlenstoff.

"Am interessantesten sind sicherlich die elektronischen Eigenschaften von Graphen: Es leitet hervorragend Strom, besser sogar als Metalle. Doch es hat noch andere Vorteile: Graphen ist extrem stabil und reißfest. Es eignet sich als Membran – und vieles mehr."

Hocheffektives Sieb und elektrisch leitfähig

Zwei dieser Eigenschaften interessieren die Dresdener Forscher besonders – Graphen als Stromleiter und als Membran. Beides macht den 2D-Kohlenstoff zu einem vielversprechenden Kandidaten für eine immer wichtiger werdende und ziemlich energieintensive Technologie – die Wasseraufbereitung.

"Das wäre zum einen die Meerwasserentsalzung, zum Beispiel für die Bewässerung in der Landwirtschaft. Und zum anderen die Reinigung von verunreinigtem Wasser, um Trinkwasser zu gewinnen. Für mich eine der großen Herausforderungen des nächsten Jahrzehnts,"
sagt Fengs Kollege Ali Shaygan Nia. Graphen kann bei der Wasseraufbereitung gleich in zweierlei Hinsicht helfen: Dank seiner extrem guten Leitfähigkeit taugt es als Elektrodenmaterial und kann dadurch das Salz quasi elektrisch aus dem Wasser fischen.
"Damit gelingt es uns bereits, den Salzgehalt des Wassers um 60 Prozent zu verringern. Dieses Wasser schicken wir dann durch eine spezielle Membran, die andere Verunreinigungen herausfiltert."

Diese Membran besteht ebenfalls aus Graphen bzw. aus Graphenoxid. Dieses fungiert als ein hocheffektives Sieb, das Wasser passieren lässt, die Verunreinigungen dagegen zurückhält.

Vom Labor in die Praxis

"Im Labor funktioniert das schon sehr gut. Jetzt müssen wir unsere Technik unter realitätsnahen Bedingungen erproben, also mit richtigem Meerwasser oder Brackwasser. Und natürlich genügt es noch nicht, dass wir das Wasser bisher nur zu 60 Prozent entsalzen können. Deshalb arbeiten wir daran, das System zu verbessern und die Effizienz auf 80 bis 90 Prozent zu steigern."

Ein weiteres Manko: Graphen ist derzeit noch ziemlich teuer. Damit sein Einsatz lohnt, müsste man seine Herstellung deutlich billiger machen. Doch Ali Shaygan Nia und seine Kollegen geben sich optimistisch. In drei bis vier Jahren wollen sie die Technik soweit weiterentwickelt haben, dass sie mit einem Demonstrator die Praxistauglichkeit beweisen können. Wenn’s klappt, wäre so einiges gewonnen – vor allem in punkto Energieverbrauch.

"Der Vorteil unserer Technik: Sie würde viel weniger Energie verbrauchen als heutige Entsalzungsverfahren – zehnmal weniger, oder sogar noch mehr."

Das könnte sie auch interessieren

Entdecken Sie den Deutschlandfunk