24. August 2023 Ι  Forschende der ETH Zürich nutzen ein speziell beschichtetes Metallgeflecht, um Wasser aus Nebel zu gewinnen und gleichzeitig Umweltschadstoffe zu entfernen. Dies könnte für Menschen in trockenen, aber nebelreichen Gebieten von Vorteil sein.

In Ländern wie Peru, Bolivien, Chile, Marokko und Oman wird bereits eine Methode angewendet, bei der in abgelegenen nebelreichen Regionen Netze aufgestellt werden, an denen sich Nebeltröpfchen sammeln und in einen Sammelbehälter abfließen. Auf diese Weise können bis zu mehrere hundert Liter Wasser pro Tag mit einem nur wenige Quadratmeter großen Nebelkollektor gewonnen werden. Dies ist besonders nützlich in Gegenden, in denen es viel Nebel gibt, aber wenig Quell- oder Regenwasser.

Die Luftverschmutzung stellt ein Problem dar

Allerdings gibt es ein Problem: die Luftverschmutzung. Schadstoffe sammeln sich auch in den Nebeltropfen an und machen das gewonnene Wasser in vielen Großstädten der Welt ungenießbar. Forschende an der ETH Zürich haben jedoch eine Methode entwickelt, die Wasser aus dem Nebel nicht nur sammelt, sondern auch reinigt. Sie verwendeten dazu ein engmaschiges Metallgeflecht, das mit einem Gemisch aus Polymeren und Titandioxid beschichtet wurde. Die Polymere wurden so ausgewählt, dass sich die Wassertropfen optimal am Geflecht ablagern und schnell in einen Sammelbehälter abfließen. Titandioxid wirkt als chemischer Katalysator und spaltet viele organische Schadstoffmoleküle in den Tropfen, wodurch sie unschädlich gemacht werden

«Indem wir das Nebelsammeln mit der Wasseraufbereitung kombinieren, kann es auch in Regionen mit Luftverschmutzung genutzt werden, zum Beispiel in dicht besiedelten Ballungszentren», sagt Ritwick Ghosh, Wissenschaftler am Max-​Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz.

Ritwick Ghosh führte dieses Forschungsprojekt während eines längeren Gastaufenthalts an der ETH Zürich in der Gruppe von Thomas Schutzius durch. Schutzius ist mittlerweile einem Ruf als Professor an die University of California in Berkeley gefolgt.

Benötigt nur Sonnenlicht und keine weitere Energie

Sobald die Technologie installiert ist, muss sie kaum gewartet werden und benötigt außer Sonnenlicht keine weitere Energie. Das Titandioxid muss regelmäßig UV-Licht von der Sonne abbekommen, um sich zu regenerieren. Der Katalysator ist jedoch genügsam: Eine halbe Stunde Sonne reicht aus, um 24 Stunden aktiv zu bleiben. Dies liegt an einer Eigenschaft von Titandioxid, die als photokatalytisches Gedächtnis bezeichnet wird. Wird der Stoff mit UV-Licht aktiviert, bleibt er auch im Dunkeln für eine längere Zeit katalytisch aktiv. Dies erweist sich als Glücksfall, da in nebelreichen Gebieten die Sonne oft nicht lange scheint.

Die Forschenden haben den Nebelfänger im Labor sowie in einer kleinen Pilotanlage in Zürich getestet. Dabei konnten sie 8 Prozent des künstlich erzeugten Nebels einsammeln und 94 Prozent der organischen Verbindungen abbauen, die sie dem Nebel beigemischt hatten. Unter den getesteten Schadstoffen waren feinste Dieseltröpfchen sowie die hormonaktive Chemikalie Bisphenol A.

Technologie lässt sich auch nutzen um Wasser aus Kühltürmen zurückzugewinnen

Außer für die Trinkwassergewinnung lässt sich die Technologie auch nutzen, um Wasser aus Kühltürmen zurückzugewinnen.

«In den Kühltürmen entweicht Dampf in die Atmosphäre. In den USA, wo ich lebe, verbrauchen wir viel Frischwasser für die Kühlung von Kraftwerken», sagt Schutzius. «Es wäre sinnvoll, einen Teil dieses Wassers aufzufangen, bevor es entweicht, und sicherzustellen, dass es schadstofffrei ist, falls man es wieder in die Umwelt zurückführen möchte.»

Ritwick Ghosh hat sich in seiner früheren Forschung intensiv mit der Gewinnung von Wasser aus Kühltürmen beschäftigt. Er plant nun, die Technologie weiterzuentwickeln und nach marktfähigen Anwendungen zu suchen. Sein Ziel ist es, Nebel und Dampf als bisher wenig genutzte Wasserquellen stärker zu nutzen und damit einen Beitrag zur Lösung des Problems der Wasserknappheit zu leisten.