Aktuell leidet fast die H\u00e4lfte der Weltbev\u00f6lkerung unter starker Wasserknappheit. Besonders in einkommensschwachen L\u00e4ndern 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\u00fc\u00dfwasser w\u00e4hrend l\u00e4ngerer Trockenperioden. Gleichzeitig sinken in einigen Regionen die Grundwasserspiegel, was die Wasserversorgung vor allem in agrarwirtschaftlich gepr\u00e4gten Gebieten zus\u00e4tzlich belastet. Dieser Umstand erfordert die Entwicklung energieeffizienter und dezentral einsetzbarer Verfahren zur Wasseraufbereitung und Meerwasserentsalzung, um eine nachhaltige Versorgung zu gew\u00e4hrleisten und ressourcenbedingte Konflikte zu vermeiden.<\/p>\n
Das hier vorgestellte Projekt hat zum Ziel, das etablierte aber aktuell nicht-kompetitive Verfahren der Vorw\u00e4rtsosmose durch die Erforschung neuartiger, adaptiver Materialien wettbewerbsf\u00e4hig und effizient zu machen. Dazu sollen Polyelektrolyt-basierte Materialien als wasserziehende \u201eosmotische Treibstoffe\u201c entwickelt werden, die sich einfach vom aufgereinigten Wasser abtrennen lassen. Der vorgeschlagene Prozess soll durch die Nutzung klimafreundlicher Energieformen wie Sonnenw\u00e4rme oder Industrieabw\u00e4rme energieeffizienter werden als die herk\u00f6mmlichen Verfahren, Umkehrosmose oder Destillation. W\u00e4hrend die Forschung zur Vorw\u00e4rtsosmose bisher haupts\u00e4chlich ingenieurwissenschaftlich getrieben war und dabei vornehmlich auf kommerziell erh\u00e4ltliche 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\u00e4rtsosmose wie niedrige Flussraten, die energieintensive Abtrennung des Treibstoffs vom aufgereinigten Trinkwasser und die geringe Zyklenstabilit\u00e4t bisheriger Treibstoffe, zu \u00fcberwinden. Thermoschaltbare Polyelektrolyte sind unterhalb einer bestimmten Temperatur \u2013 ihrer sogenannten Schalttemperatur \u2013 gut wasserl\u00f6slich und erh\u00f6hen den osmotischen Druck entsprechend ihrer Teilchenzahl, sodass sie Wasser durch eine salzundurchl\u00e4ssige Membran ziehen und dadurch entsalzen k\u00f6nnen. Bei entsprechendem chemischen Design gen\u00fcgt bereits eine geringe Temperaturerh\u00f6hung, 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\u00e4ndigen Phasenseparation kommt und das zuvor aufgenommene Wasser in Reinform abgeben wird. Der reversible Prozess erlaubt in Kombination mit Solarw\u00e4rme eine kontinuierliche Trinkwasserproduktion ohne externe Energieversorgung. Bei Verwendung geeigneter Membranen k\u00f6nnen so auch Industrieabw\u00e4sser aufgereinigt werden, wobei die ben\u00f6tigte W\u00e4rme durch Nutzbarmachung von Abw\u00e4rme der Industrieanlage bezogen werden kann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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