Meerwasserentsalzung mit Bakterien

Wissenschaftler an der Pennsylvania State University haben eine neue Methode entwickelt, Trinkwasser kostengünstig herzustellen.

Die Gewinnung von sauberem Trinkwasser wird weltweit immer schwieriger: Quellen versiegen oder verschmutzen, wertvolles Nass wird außerdem zur Bewässerung in der Landwirtschaft vergeudet. Zunehmend wird deshalb zur Meerwasserentsalzung als Ausweg gegriffen, schließlich stehen Ozeane in vielen Regionen der Welt zur potenziellen Verwendung bereit. Das Problem: Aktuelle mechanische Methoden wie die Umkehrosmose sind kosten- und energieintensiv, so dass sich nur reiche Länder die Technik wirklich leisten können.

Forscher an der Fakultät für Umweltingenieurwesen der Pennsylvania State University (PSU) testen nun ein neues Verfahren: Die sogenannte mikrobielle Elektrodialyse. Dabei werden Bakterien genutzt, die elektrische Energie erzeugen, wenn sie organische Stoffe vertilgen. Gleichzeitig entziehen sie in einem mehrstufigen Verfahren Salz.

Im Versuchsaufbau der PSU-Forscher werden die Mikroben zunächst in eine Anoden-Kammer gesetzt, in der sie sich an gewöhnlichen Hausabwässern laben. Die so entstehenden Elektronen werden bei gleichzeitiger Protonenfreigabe abgeleitet. Um die nun positiv geladene Abwasserlösung auszugleichen, wandern negativ geladene Chlorid-Ionen durch eine Membran aus einer daneben liegenden Kammer, die das Salzwasser enthält. Die Elektroden werden schließlich in eine ebenfalls mit Salzwasserlösung gefüllte Kathoden-Kammer geleitet, die sich der Entsalzungskammer entgegengesetzt befindet.

Dort reagieren Wasserstoffionen mit Luftsauerstoff, es entsteht Wasser. Dann geht das Spiel weiter: Um die negativen Ladungen durch den Verlust der positiven Wasserstoffionen auszugleichen, drängen Natrium-Ionen aus der zentralen Salzwasserkammer in die Kathoden-Kammer - über eine weitere Membran. Ergebnis ist, dass sich das Wasser mit der Zeit vom Salz befreit.

Die mikrobielle Elektrodialyse hat noch einen weiteren Vorteil: Neben der Meerwasserentsalzung lässt sie sich auch zur gleichzeitigen Erzeugung von Wasserstoffgas nutzen.

Noch existiert die Technik allerdings nur im Labor. Das PSU-Team hat allerdings entscheidende Fortschritte gemacht. War es anfangs schwierig, mit der Methode stark salzhaltiges Wasser zu Trinkwasser umzuformen, gelang dies durch Anlegen eines Stromes erstmals auch mit Bakterien. Das Ergebnis ist bereits durchaus trinkbar. "Allerdings würden Menschen wohl noch eine etwas bessere Qualität erwarten", heißt es in der Studie. Deshalb erwarten die Forscher, dass ihr System zunächst als Vorbehandlung verwendet wird. Im Anschluss könnte dann noch eine Umkehrosmose erfolgen, die allerdings deutlich weniger Energie benötigt. (bsc)