Aktuell leidet fast die H\u00c3\u00a4lfte der Weltbev\u00c3\u00b6lkerung unter starker Wasserknappheit. Besonders in einkommensschwachen L\u00c3\u00a4ndern Asiens und Afrikas ist der Zugang zu sauberem Trinkwasser begrenzt, aber auch in Industrienationen wie Deutschland steigt im Zuge des Klimawandels die Nachfrage nach S\u00c3\u00bc\u00c3\u0178wasser w\u00c3\u00a4hrend l\u00c3\u00a4ngerer Trockenperioden. Gleichzeitig sinken in einigen Regionen die Grundwasserspiegel, was die Wasserversorgung vor allem in agrarwirtschaftlich gepr\u00c3\u00a4gten Gebieten zus\u00c3\u00a4tzlich belastet. Dieser Umstand erfordert die Entwicklung energieeffizienter und dezentral einsetzbarer Verfahren zur Wasseraufbereitung und Meerwasserentsalzung, um eine nachhaltige Versorgung zu gew\u00c3\u00a4hrleisten und ressourcenbedingte Konflikte zu vermeiden.<\/p>\n
Das hier vorgestellte Projekt hat zum Ziel, das etablierte aber aktuell nicht-kompetitive Verfahren der Vorw\u00c3\u00a4rtsosmose durch die Erforschung neuartiger, adaptiver Materialien wettbewerbsf\u00c3\u00a4hig und effizient zu machen. Dazu sollen Polyelektrolyt-basierte Materialien als wasserziehende \u00e2\u20ac\u017eosmotische Treibstoffe\u00e2\u20ac\u0153 entwickelt werden, die sich einfach vom aufgereinigten Wasser abtrennen lassen. Der vorgeschlagene Prozess soll durch die Nutzung klimafreundlicher Energieformen wie Sonnenw\u00c3\u00a4rme oder Industrieabw\u00c3\u00a4rme energieeffizienter werden als die herk\u00c3\u00b6mmlichen Verfahren, Umkehrosmose oder Destillation. W\u00c3\u00a4hrend die Forschung zur Vorw\u00c3\u00a4rtsosmose bisher haupts\u00c3\u00a4chlich ingenieurwissenschaftlich getrieben war und dabei vornehmlich auf kommerziell erh\u00c3\u00a4ltliche wasserziehende osmotische Treibstoffe setzte, liegt der Schwerpunkt dieses Projekts auf der chemischen Entwicklung adaptiver, thermoreversibel gelierender Polyelektrolyte. Diese haben das Potential, bestehende Probleme der Vorw\u00c3\u00a4rtsosmose wie niedrige Flussraten, die energieintensive Abtrennung des Treibstoffs vom aufgereinigten Trinkwasser und die geringe Zyklenstabilit\u00c3\u00a4t bisheriger Treibstoffe, zu \u00c3\u00bcberwinden. Thermoschaltbare Polyelektrolyte sind unterhalb einer bestimmten Temperatur \u00e2\u20ac\u201c ihrer sogenannten Schalttemperatur \u00e2\u20ac\u201c gut wasserl\u00c3\u00b6slich und erh\u00c3\u00b6hen den osmotischen Druck entsprechend ihrer Teilchenzahl, sodass sie Wasser durch eine salzundurchl\u00c3\u00a4ssige Membran ziehen und dadurch entsalzen k\u00c3\u00b6nnen. Bei entsprechendem chemischen Design gen\u00c3\u00bcgt bereits eine geringe Temperaturerh\u00c3\u00b6hung, um die Polyelektrolyte oberhalb ihrer Schalttemperatur in Wasser reversibel zu dehydratisieren. Dadurch wird ein Gelieren und Kollabieren des entstehenden Hydrogels induziert, wobei es zur vollst\u00c3\u00a4ndigen Phasenseparation kommt und das zuvor aufgenommene Wasser in Reinform abgeben wird. Der reversible Prozess erlaubt in Kombination mit Solarw\u00c3\u00a4rme eine kontinuierliche Trinkwasserproduktion ohne externe Energieversorgung. Bei Verwendung geeigneter Membranen k\u00c3\u00b6nnen so auch Industrieabw\u00c3\u00a4sser aufgereinigt werden, wobei die ben\u00c3\u00b6tigte W\u00c3\u00a4rme durch Nutzbarmachung von Abw\u00c3\u00a4rme der Industrieanlage bezogen werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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