Ein einfacher Prozess wandelt Obstabfälle in Wasser um

Dec 05, 2023

Solardestillierapparate bieten eine clevere und einfache Möglichkeit, schmutziges oder salziges Wasser zu reinigen, arbeiten jedoch eher langsam. Es hat sich gezeigt, dass ein neues Material ihre Leistung steigert und aus Fruchtabfällen hergestellt wird, die sonst weggeworfen würden.

In seiner einfachsten Form besteht ein herkömmlicher Solardestillierapparat aus einem Becken mit ungenießbarem Wasser, das unter einer transparenten Abdeckung steht. Durch die Erwärmung durch die Sonne verdunstet das Wasser und kondensiert an der Innenfläche der Abdeckung. Dieses Kondenswasser – reines, sauberes Wasser – rinnt an der Abdeckung herunter und wird in einem separaten Behälter zum Trinken gesammelt.

Um das schmutzige/salzige Wasser schneller zu erwärmen, haben Wissenschaftler Materialien entwickelt, die auf seiner Oberfläche schwimmen und dabei Sonnenlicht in Wärme umwandeln. Und obwohl diese Materialien aus einer Reihe verschiedener Zutaten hergestellt werden, verwenden sie üblicherweise Kohlenstoff, der aus Kohle gewonnen wird.

Auf der Suche nach einer kostengünstigeren und umweltfreundlicheren Alternative, Asst. Prof. Edison Ang und Kollegen von der Nanyang Technological University in Singapur suchten nach etwas, das nicht abgebaut werden muss, kostenlos mitgenommen werden kann und andernfalls einfach entsorgt werden würde – Obstabfälle. Konkret probierten die Wissenschaftler Kokosnussschalen, Orangenschalen und Bananenschalen.

In einem einfachen zweistufigen Karbonisierungsprozess wurden die Fruchtabfälle einige Stunden lang auf 850 °C (1.562 °F) erhitzt und mit einem Molybdän-Reaktanten vermischt. Dadurch wurde der Abfall in Schichten aus zweidimensionalem Molybdänkarbid umgewandelt, das zu einer Metallfamilie gehört, die als MXene bekannt ist. MXene sind unter anderem hydrophil (wasseranziehend) und weisen eine sehr hohe Licht-Wärme-Umwandlungseffizienz auf.

Bei Tests in einem kleinen Solardestillierapparat erwiesen sich quadratische Schichten aus photothermischem Molybdänkarbid als sehr effektiv bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Wärme, wodurch das darunterliegende simulierte Meerwasser viel schneller verdunstete, als dies sonst der Fall wäre. Und da das Material sehr porös ist, konnten die Wasserdampftröpfchen direkt durch das Material aufsteigen und anschließend an der Innenseite der Destillationshülle kondensieren.

Das aus Kokosnussschalen gewonnene Material funktionierte am besten, da es Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von 94 % in Wärme umwandelte.

Prof. Ang und sein Team entwickeln die Technologie nun weiter und suchen Industriepartner, die sie bei der Kommerzialisierung unterstützen.

Quelle: Nanyang Technological University