Trinkwasser: Schnelleres Entsalzen dank magnetischer Eisenoxid-Partikel

Günstiger Zusatz könnte Salzgewinnung und Trinkwasser-Produktion mit Sonnenlicht deutlich beschleunigen

Magneten filtern Salzwasser
Magneten filtern Salzwasser

Clayton (Australien) - Seit Jahrhunderten wird in Salinen aus Meerwasser Salz gewonnen. Der Prozess, bei dem die Wärme der Sonnenstrahlen das Wasser verdunsten lässt, kann mit winzigen Magnetpartikeln nun deutlich beschleunigt werden. Ein Forscherteam entwickelte dazu ein schwimmendes und magnetisches Pulver aus Ruß und Eisenoxid. Mit diesem Zusatz kann Sonnenlicht salziges Wasser stärker erwärmen und die Verdunstungsrate mehr als verdoppeln. Das Pulver könnte sowohl für die Gewinnung von Speise- und Lithiumsalzen als auch zur Trinkwassergewinnung aus Meerwasser eingesetzt werden, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift "Energy & Environmental Science".

"Unsere Arbeit bietet einen günstigen und hocheffektiven Weg, um solare Verdunstung zu beschleunigen", schreiben Yao Zeng und seine Kollegen von der Monash University in Clayton. Dazu mischten sie magnetische Eisenoxid-Partikel in eine Flüssigkeit aus Alkohol und einem Polymer. Aufgeheizt auf 90 Grad verdampfte der Alkohol unter Rühren und das Eisenoxid verklumpte zu winzigen Teilchen. In einem 550 Grad heißen Gasstrom aus dem Edelgas Argon hefteten die Forscher Rußpartikel an das Eisenoxid an, um die Wärmeabsorption aus der Sonnenstrahlung zu erhöhen.

Dieses magnetische Pulver schütteten Zeng und Kollegen in Salzwasser, bis eine 200 Mikrometer dünne Schicht auf der Flüssigkeit schwamm. Bestrahlt mit einer Lampe, deren Licht dem natürlichen Sonnenlicht entspricht, erwärmte sich das Wasser schnell. Dabei stieg die Verdunstungsrate im Vergleich zu einer Salzwasserprobe ohne die schwarzen Eisenoxid-Partikel um mehr als das Doppelte. So erhöhte sich nach und nach die Salzkonzentration. Kurz bevor die gesamte Flüssigkeit verdunstet war, konnten die Forscher die Eisenoxid-Partikel mit einem Magneten herausfiltern und wiederverwenden.

Mit diesem günstigen und leicht recycelbaren Verdunstungs-Beschleuniger lässt sich die Energieeffizienz solarer Verdunstungsprozesse deutlich verbessern. Zum einen könnten damit Lithium-haltige Salzlaugen schneller aufkonzentriert werden, um reines Lithiumcarbonat für die Hersteller von Lithium-Ionen-Akkus zu produzieren. Zum anderen ließe sich über die Verdunstung mit Sonnenlicht schneller Trinkwasser aus Meerwasser gewinnen. Zwar erreichen solche solaren Entsalzungsanlagen nicht die Effizienz moderner Umkehrosmose-Prozesse, doch bieten sie eine günstige Alternative zur Trinkwassergewinnung in Küstenregionen ärmerer Länder.