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Wasser für alle? Ein kleiner Chip mit winzigen Kanälen macht Hoffnung im Kampf gegen die weltweite Trinkwasserknappheit.

Sie lässt durch ihre Poren keine Ionen passieren - und Salz ist im Meer in solchen elektrisch geladenen Teilchen gelöst. Das Verfahren eignet sich für Entwicklungsländer und Katastrophengebiete, weil es auch in kleinen Anlagen energieeffizient arbeitet. Zudem würden auch größere Partikel sowie Mikroorganismen, Bakterien und Viren zuverlässig aus dem Meerwasser gefiltert, berichten die Wissenschaftler um Sung Jae Kim vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge im Fachmagazin „Nature Nanotechnology“.

Klimaerwärmung, falsche Landnutzung und die Bevölkerungsentwicklung verschärfen weltweit den Wassermangel. Vielerorts wäre zwar Wasser im Überfluss vorhanden, nur eben in salziger Form: Das Meer speichert nämlich 97 Prozent der weltweiten Wasservorräte. Die existierenden Verfahren zur Entsalzung von Meerwasser sind jedoch entweder sehr teuer oder verschlingen viel Energie. Deshalb sind sie in Entwicklungsländern kaum einsetzbar, obwohl gerade dort Wassermangel besonders verbreitet ist. 

Um diesen Mangel zu beheben, bedienten sich die Wissenschaftler eines bekannten Phänomens: In eine Flüssigkeit mit elektrisch geladenen Teilchen, sogenannten Ionen, wird eine Membran eingesetzt. Fließt durch diese Strom, so reichern sich an einer Seite der Membran die Ionen an, während sie an der anderen Seite abgestoßen werden - und Salz ist im Meerwasser in Form von Ionen gelöst. 



Das nun entwickelte Entsalzungssystem ähnelt einer Astgabel: In einem Chip fließt Meerwasser durch einen 500 Mikrometer breiten Kanal und wird an einer Gabelung eine kurze Strecke an einer Membran entlang geführt. Diese besitzt Poren mit einem Durchmesser von fünf Nanometern. Zum Vergleich: Ein Nanometer entspricht der Strecke, die vier nebeneinander sitzende Atome einnehmen. Wird nun an diese Membran eine Spannung angelegt, so leitet sie Wasser mit hohem Salzgehalt einfach im Kanal weiter, das Wasser ohne Ionen passiert und fließt in einen separaten Kanal. Gleichzeitig wird das Wasser zuverlässig auch von größeren Partikeln und Keimen gesäubert. 



Die Methode erreicht den Forschern zufolge eine außergewöhnliche Effizienz: Bereits bei der ersten Anwendung entfernte sie 99 Prozent des Salzes aus dem Meerwasser. Zudem erlaubt sie einen langfristigen und wartungsarmen Betrieb einer auf diesem Prinzip basierenden Entsalzungsanlage.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen wird nämlich durch die Abstoßung aller geladenen Partikel die Membran kaum verschmutzt und verstopft. Die Technik kann zudem in einem kleinen Koffer transportiert und mit geringem Energieeinsatz sogar auf Batteriebasis betrieben werden. Die Methode sei deshalb den bisher eingesetzten Verfahren in Entwicklungsländern und Katastrophengebieten mit schwacher Infrastruktur überlegen. Die Wissenschaftler betonen aber, dass ihre Technik nicht in Konkurrenz zu den industriellen Entsalzungsanlagen stehe.