Sauberes Wasser dank Nanogewebe

Die Idee, wie man Wasser ohne großen Aufwand reinigen kann, kam Mark Owen an einem regnerischen Tag auf einer Dienstreise in Japan. Der Blick des Amerikaners fiel auf eine Häuserfassade, an der die Regentropfen abperlten und eine blitzblanke Oberfläche hinterließen. Die Fassade war mit einer Beschichtung versehen, die Schmutz zersetzt und Wasser besser abfließen lässt. "Das war der Keim für unsere heutige Technologie", sagt Mark Owen. Seit neun Jahren nutzt Owen nun diese Inspiration und entwickelt mit seinem Unternehmen Puralytics Produkte, um Wasser von Schadstoffen und Keimen zu befreien.

Bis das Prinzip funktionierte, dauerte es aber eine lange Zeit. Owen, der sich selbst als Serienerfinder bezeichnet, testete die Reinigungsfähigkeiten von verschiedensten Oberflächenbeschichtungen. Seine Wahl fiel am Ende auf eine Nanobeschichtung aus Titandioxid, die auf einem Netzgewebe aufgetragen wird. Das Material ist halbleitend und ein sogenannter Photokatalysator: UV-Licht regt es so an, dass an seiner Materialoberfläche chemische Reaktionen ablaufen. Organische Stoffe werden durch Oxidation nach und nach zerlegt, bis am Ende Wasser und CO2 übrig bleiben. Anorganische Stoffe wie Arsen oder Quecksilber werden so weit reduziert, bis das Titandioxid sie aufnehmen und dadurch aus dem Wasser entfernen kann.

Ein großer Vorteil ist, dass sich die Technologie dezentral einsetzen lässt. Verwendung findet sie etwa im sogenannten "Shield": Verschmutztes Wasser wird durch den kniehohen Zylinder gepumpt und durchfließt dabei mehrere Titandioxid-Gitter. Dabei aktivieren UV-LEDs das Gewebe. Ein Shield lässt sich innerhalb von 15 Minuten aufbauen und kann Wasser für ein Dorf mit 1000 Menschen reinigen, so Mark Owen. Bis zu 4000 Liter pro Tag schafft das Gerät. "Auch nach dem schweren Erdbeben in Nepal war der Shield im Einsatz", sagt Owen. "Eine deutsche Hilfsorganisation testete das Wasser, und es entsprach den deutschen sowie den WHO-Kriterien für Trinkwasser."

In Entwicklungsländern und bei der Soforthilfe nach Naturkatastrophen hat sich auch der "SolarBag" bewährt: ein drei Liter fassender, durchsichtiger Plastiksack, der ebenfalls ein Netz aus Titandioxid-Gewebe in sich birgt. Einfach in die Sonne gelegt, aktiviert deren Strahlung die Photokatalyse. Nach wenigen Stunden im Beutel ist das Wasser von allen Schadstoffen befreit. Gewisse Einschränkungen hat die Technologie aber noch. Würden beim Reinigen Nanoteilchen frei werden, könnten sie im Trinkwasser toxisch wirken. Die Filter müssen also sorgfältig hergestellt sein, damit die Partikel fest haften. "Dann aber ist das vergleichsweise unbedenklich", sagt Frank-Dieter Kopinke, Chemieprofessor und Leiter des Departments Technische Umweltchemie am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ). Grundsätzlicher sei ein zweites Problem: "Größere Gewässer lassen sich so nicht säubern", so Kopinke. Selbst für einen kleineren Fluss wäre die Reinigungswirkung nicht ausreichend.

Auch dieses Problem will Owen in Angriff nehmen. Seine Erfindung dazu heißt LilyPad. Die flache, etwa ein Quadratmeter große Scheibe schwimmt wie eine Wasserlilie auf der Gewässeroberfläche und soll im Vorbeitreiben Schadstoffe zerstören: Einen Kubikmeter Wasser schafft sie pro Tag. Vorgesehen ist das Produkt bislang für kleine Teiche oder Bewässerungsanlagen in der Landwirtschaft. Ein Pilotprojekt startet gerade auf einer Beerenfarm in Mexiko. Doch Owen ist sich sicher, dass LilyPads mittelfristig auch in größerem Stil zum Einsatz kommen, denn die Beschichtung würde nach und nach immer leistungsfähiger. "Das Aufregende ist, dass wir gerade erst am Anfang stehen." (bsc)