#363 Wadi – Ein UV-Messgerät für die Wiederaufbereitung von Trinkwasser

Das österreichische Start-up Helioz hat ein UV-Messgerät entwickelt, um sicherzustellen, dass wiederaufbereitetes Trinkwasser frei von schädlichen Bakterien und Protozoen (Mikrolebewesen) ist.

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Das österreichische Start-up Helioz hat ein UV-Messgerät entwickelt, um sicherzustellen, dass wiederaufbereitetes Trinkwasser frei von schädlichen Bakterien und Protozoen (Mikrolebewesen) ist. Es wird bereits tausendfach in Ländern eingesetzt – 2016 wurde Wadi es als eines von acht Verfahren von der Weltgesundheitsorganisation WHO als zuverlässig bestätigt.

Der Vorgang funktioniert nur mit der Sonne: Dabei legt man Wasser in durchsichtigen Plastikflaschen in die pralle Sonne. Die UV-Strahlung desinfiziert dabei mittels UV-Strahlung das kontaminierte Wasser. Wadi zeigt dann an, wenn es ungefährlich ist, das Wasser zu trinken. Ein Vorteil des Geräts ist es, dass es keine Batterien braucht und dadurch jahrelang eingesetzt werden kann.

Bereits 2016 waren es 10.000 Geräte weltweit: in Ländern wie den Philippinen, Kenia, Uganda, Äthiopien, Ghana, Mali und Indien.


Weiterführende Links und Quellen:

Bildquelle: von der Helioz-Website

#347 Autarkes Dorf als mögliche Zukunft

In der Nähe der niederländischen Stadt Almere soll das „ReGen Village“ entstehen. Das erste Dorf, das seinen Strom komplett aus erneuerbaren Energien erzeugen, das Essen in eigenen Gewächshäusern ziehen und das Wasser direkt aus der Nachbarschaft sammeln soll – sozusagen ein Dorf, das sich komplett selbst versorgt.

In der Nähe der niederländischen Stadt Almere soll das „ReGen Village“ entstehen. Das erste Dorf, das seinen Strom komplett aus erneuerbaren Energien erzeugen, das Essen in eigenen Gewächshäusern ziehen und das Wasser direkt aus der Nachbarschaft sammeln soll – sozusagen ein Dorf, das sich komplett selbst versorgt.

Das Projekt entsteht gemeinsam mit dem US-Amerikaner James Ehrlich und dem Architektenbüro EFFEKT. Das Konzept sieht einerseits jahreszeitabhängige Gärten vor, beheizte Gewächshäuser, vertikale Farmen, Viehzucht und auch Aquaponik. Aquaponik bedeutet, dass Fische gezüchtet werden – ihre Exkremente dienen wiederum als Dünger für die Pflanzen. Die Fische ernähren sich von Fliegen und diese wiederum von ernähren sich von kompostiertem Abfall. Nicht kompostierbarer Müll wird für die Energieproduktion verbrannt. Zusätzlich sollen Solar- und Biogasanlagen den Energiebedarf abdecken. Die Wasserversorgung soll mittels Regen funktionieren: einerseits als Bewässerung für die Pflanzen, andererseits aufbereitet als Trinkwasser.

6.500 potentielle BürgerInnen haben sich bereits als BewohnerInnen für diese Idee beworben. Daher planen die Projektträger ähnliche Projekte auch in Dänemark, Norwegen und Deutschland.


Weiterführende Links und Quellen:

Bildquelle: Regen Villages Holding B.V / EFFEKT

#294 Nachweis von Blei im Wasser innerhalb von Sekunden: Preis für junge Erfinderin

Gitanjali Rao ist gerade einmal 11 Jahre alt – und seit kurzem darf man sie auch „America’s Top Young Scientist“ nennen: Sie hat ein schnelles, kostengünstiges Analysetool entwickelt, um Blei-Verschmutzung in Wasser nachzuweisen.

Gitanjali Rao ist gerade einmal 11 Jahre alt – und seit kurzem darf man sie auch „America’s Top Young Scientist“ nennen: Sie hat einen schnellen, kostengünstigen Test entwickelt, um Blei-Verschmutzung in Wasser nachzuweisen.

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Gitanjali Rao, seit 18. Oktober offiziell „America’s Top Young Scientist“

Bislang war es umständlich, Blei verlässlich nachzuweisen: dazu mussten erst einmal Untersuchungsproben zur Analyse in Labore geschickt werden. Gitanjalis Produkt „Tethys“ braucht genau das nicht mehr: Mittels Sensor wird innerhalb von Sekunden in einer mobilen App eine exakte Analyse ausgespielt. Sie selber erklärt, dass sie der Skandal rund um das Trinkwasser in Flint, Michigan dazu inspiriert hat, dies umzusetzen.

Sie war eine von 10 FinalistInnen des Wettbewerbs – alle von ihnen arbeiteten drei Monate lang mit ForscherInnen an ihren Ideen. Gitanjali konnte sich schlussendlich gegen die forschende „Konkurrenz“ durchsetzen. Sie gewinnt damit 25.000 US-Dollar (21.212 Euro) – und will ihre Entwicklung noch weiter verfeinern, damit es Marktreife erhält.

Aber Gitanjali Rao ist offensichtlich nicht die einzige junge Hoffungsträgerin im Bereich der Forschung: Weitere Innovationen der am Wettbewerb teilnehmenden jungen Menschen sind ebenso spektakulär. Zum Beispiel:

  • die Identifizierung eines Moleküls, das potenziell zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit eingesetzt werden kann
  • ein Roboter, der hilft übermäßigen Wasserverbrauch während der Rasenpflege zu reduzieren
  • ein biologisch abbaubares Material aus Granatapfelhülsen und Orangenschalen zur Reinigung von Ölverschmutzungen

Weiterführende Links und Quellen:

Bildquelle: Beide Bilder aus dem Pressematerial von Discovery Communications

#246 Filterschwamm entfernt Schwermetalle aus Gewässern

Der junge texanische Forscher Perry Alagappan hat 2015 für Aufsehen gesorgt, als er einen Filterschwamm entwickelte, der 99% der Schwermetalle aus dem Wasser saugen kann – im Juli 2017 wurden nun der Filter der Öffentlichkeit vorgestellt.

Ein junger Mann aus dem aktuell von schweren Hochwassern betroffenen Houston/Texas konnte im Juli 2017 den wohl effektivsten Schwermetall-Wasserfilter vorstellen – und damit eine mögliche Lösung für die Trinkwasserverseuchung durch Schwermetalle bieten.

Perry Alagappan, so heißt der Erfinder, hatte die Idee dazu nach einer Reise mit seinen Großeltern nach Indien. Daraufhin fragte er an, ob er an der Rice University in Houston in den Laboren Wasserfilter testen könne – bereits 2015 erhielt er seine Entdeckung den „Stockholm Junior Water Prize“. Seither wurde die Technologie weiterentwickelt und schließlich im Juli dieses Jahres präsentiert.

oben: Ein Quarzfaser-Schwamm mit Kohlenstoff-Nanoröhren; unten: ein bereits genutzter Schwamm der im Testbetrieb 99% der Schwermetalle Cadmium, Kobalt, Kupfer, Quecksilber, Nickel und Blei aus dem Wasser zog
oben: Ein Quarzfaser-Schwamm mit Kohlenstoff-Nanoröhren; unten: ein bereits genutzter Schwamm der im Testbetrieb 99% der Schwermetalle Cadmium, Kobalt, Kupfer, Quecksilber, Nickel und Blei aus dem Wasser zog (Fotorechte: © Barron Research Group/Rice University)

Dabei handelt es sich um ein Quarzfaser-Schwamm, bei welchem Kohlenstoff-Nanoröhren hinzugefügt werden. Ein Gramm dieses Materials kann 83.000 Liter kontaminiertes Wasser vom Schwermetall befreien – genug um die täglichen Bedürfnisse von 11.000 Menschen zu stillen. Gereinigt kann dieser Schwamm mit Haushaltschemie wie z.B. Essig.

Auf ingeneur.de wird das genauer beschrieben:

Es ist eine simple Quarzwolle, ein watteartiges Gewirr aus zwölf Mikrometer dünnen Siliziumdioxid-Fasern, die das Grundgerüst des Filterschwamms bildet. Um dieses lassen die Forscher winzige Kohlenstoff-Nanoröhrchen wachsen. Die kleinen Nanoröhrchen werden dann mit einer oxidierenden Säure behandelt und einige Kohlenstoffatome werden durch Sauerstoff ersetzt. Dieser Trick verleiht den Nanoröhrchen viele hochreaktive potenzielle Ansatzstellen für Metallionen von Kadmium, Quecksilber und Co. (ingeneur.de)

Ein Gramm dieses Schwamms kostet einen Vierteldollar (0,21 Euro Cent) – dabei sind Material- und Herstellungskosten in die Kostenanalyse mit eingerechnet. Perry Alagappan studiert nun übrigens an der Stanford Universität.


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Bildquelle: CC0 Public DomainTobiasDPixabay

#148 Spouts of Water: Keramikfilter für sauberes Trinkwasser in Uganda

Eine junge Studentin hat es sich zur Aufgabe gemacht, sauberes Trinkwasser in Uganda zu ermöglichen. Aber anstatt nur Wasserfilter nach Uganda zu schicken, produziert „Spouts of Water“ in einer Fabrik im Land die Keramikwasserfilter selbst.

Als die US-amerikanische Collegestudentin Kathy Ku im Jahr 2010 in Uganda unterrichtete, bemerkte die damals 19jährige, dass sie und ihre Gastfamilie häufig krank wurden – durch das Trinkwasser. Zurück auf der Harvard University ließ sie der Gedanke nicht los, dass man etwas dagegen tun muss. Etwas Erfahrung hatte sie hinsichtlich solcher Filter bereits mit Engineers Without Borders gelernt und so designte sie einen Keramikwasserfilter und bekam auch noch Hilfe von StudienkollegInnen. Doch ihr Ziel war es nicht, diese Filter nach Uganda zu schicken – sie sollen in Uganda hergestellt werden.Nachdem Gespräche mit mehreren Entwicklungshilfeorganisationen zeigten, dass sie zwar Interesse an Wasserfiltern haben, aber sie selber nicht produzieren können, wusste sie, dass sie die Produktion sozusagen selbst in die Hand nehmen muss.

In ihrem „junior year“, also dem dritten Jahr ihres Bachelorstudiums, nam Ku ein Jahr Auszeit, um ihre Idee in die Tat umzusetzen. Nun, fünf Jahre nachdem sie dieses Jahr Auszeit genommen hat, ist ihre Organisation Spouts of Water gewachsen: 40 MitarbeiterInnen haben bislang 14.000 Keramikfilter hergestellt, die 99,9 Prozent der Bakterien aus dem Wasser entfernen. Dadurch haben rund 100.000 Menschen nun Zugang zu sauberem Trinkwasser.

Zu Beginn schaffte man es, maximal 10 Filter pro Tag herzustellen – in der neuen Firma haben sie nun die Kapazität 10.000 Filter pro Monat herzustellen. Aktuell stehen sie bei 800 bis 2.000 Stück pro Monat. Die Filter kosten 20 Dollar und halten für zwei Jahre.

Im Herbst wird Ku beginnen, an der Stanford Medical School zu studieren – dadurch endet Spouts of Water aber nicht: „It’s a great feeling to have to realize that you don’t have just a company. You have an organization, you have a structure that can run without you. So I’m really excited about that.“ (news.nationalgeographic.com)

In der neuen Serie „Chasing Genius“ stellt National Geographic inspirierende Geschichten vor. Das ist das Video zu Kathy Ku:


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Bildquelle: CC0 Public Domain, tpsdave, Pixabay

#106 Neues solar-betriebenes Gerät gewinnt Trinkwasser aus der Luft

ForscherInnen der UC Berkeley und des MIT haben einen Prototypen entwickelt, welcher Trinkwasser aus der Atmosphäre ziehen kann – und das selbst an Orten mit nur rund 20 % Luftfeuchtigkeit, wie z.B. die Sahara-Wüste.

ForscherInnen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der University of California (UC), Berkeley haben ein kompaktes Gerät entwickelt, welches mit der Wärme der Sonne und der in der Luft befindlichen Feuchtigkeit Trinkwasser herstellen kann.

Der Journalist Robert Czepel hat die Funktionsweise in seinem Beitrag auf science.orf.at sehr gut erklärt:

Herzstück der Maschine ist eine metallorganische Verbindung, kurz „MOF“ genannt, die so ähnlich wie ein Schwamm funktioniert: Sie nimmt Wasser aus der Luft auf und lagert es an ihrer Oberfläche an. Arbeitsschritt zwei erledigt die Sonne. Ihre Wärme sorgt dafür, dass das Wasser den metallorganischen Schwamm als Dampf verlässt und sich schließlich an einer Kondensatoroberfläche sammelt, von wo es in einen Behälter rinnen kann. (science.orf.at)

Die ForscherInnen aus Berkeley sind für die Entwicklung der MOF zuständig, die ForscherInnen am MIT machten daraus den „Luftentfeuchter“. Wasser aus der Atmosphäre zu gewinnen ist keine neue Entwicklung: Doch oftmals brauchten die Prozesse das Vorhandensein von 100 Prozent relativer Luftfeuchte und jede Menge Energie. Das ist hier anders: Selbst in Wüsten wie der Sahara, Gobi oder Kalahari, welche oftmals nur eine Luftfeuchtigkeit von rund 20 Prozent aufweisen, würde dieses Gerät funktionieren. Die einzige Energiequelle, die benötigt wird, ist die Sonne. Mit dem aktuellen Prototypen gelingt es, innerhalb von 12 Stunden 2,8 Liter aus der Luft zu gewinnen – benötigt dafür wird etwas unter 1 Kilogramm des MOF.

In diesem Video erklärt Professor Omar Yaghi die Funktionsweise des Geräts:

Der im Journal Science vorgestellte Prototyp arbeitet mit einer MOF-Variante, welche 20 % ihres Gewichts an Wasser aufnehmen kann – in Zukunft sollen das aber 40 % oder mehr sein. Damit diese Entwicklung mehr und mehr Menschen (vor allem in Bereichen der Welt, wo der Zugang zu sauberem Trinkwasser nicht vorhanden ist) erreicht, braucht es jetzt die Industrie, die diesen Prototypen weiterentwickelt und schließlich produziert. Das deutsche Chemieunternehmen BASF ist bereits an Bord, die ersten Geräte könnten bereits in ein paar Jahren auf den Markt kommen.

Sowohl Omar Yaghi von der UC Berkeley als auch Evelyn Wang vom MIT sind überzeugt, dass sie mit ihrem Prototypen nur zu einem kleinen Teil das Potential dieses Konzepts erschlossen haben.


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#38 Schüler findet kosteneffektiven Weg um Trinkwasser aus Salzwasser zu gewinnen

Chaitanya Karamchedu, ein Schüler aus Portland, Oregon (USA) geht zwar noch zur High School, beeindruckt mit seiner Forschung aber bereits Unternehmen wie Intel und Universitäten wie das MIT.

Auf der Erde gibt es insgesamt 1,38 Mrd. km³ Wasser. Davon sind 97,4 % Salzwasser und 2,6% sind Süßwasser. Im Jahr 2015 hatten 783 Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Wenn man also das Salzwasser der Meere und Ozeane entsalzen könnte, könnte man der Lösung dieses Problems näher kommen. Und diese Möglichkeiten der Entsalzung gibt es schon: Das Prinzip dabei ist stets gleich: Das Wasser muss erhitzt werden und der dabei entstehende Wasserdampf abgefangen werden.

Chaitanya Karamchedu (Spitzname: Chai), ein Schüler aus Portland, Oregon (USA) hat nun einen Weg gefunden, kosteneffektiv das Salz vom Wasser zu trennen. Dazu benutzt er ein Polymer (Definition: Ein Polymer ist eine chemische Verbindung, die aus Ketten- oder verzweigten Molekülen (Makromolekül) besteht, die aus gleichen oder gleichartigen Einheiten (den sogenannten Monomeren) bestehen. chemie.de), dass sich nicht mit den Wassermolekülen, sondern nur mit den Salzmolekülen verbindet. Damit sammelt sich das Salz, das trinkbare Wasser bleibt dann übrig.

Für ihn war die Erkenntnis wichtig, dass Wasser nicht vollkommen mit Salz durchsetzt ist. Er sagt, nur 10 Prozent des Wassers ist mit Salz verbunden, die restlichen 90 Prozent nicht. Seine Herangehensweise erklärt er so:

„People were concentrated on that 10 percent of water that’s bonded to the salt in the sea and no one looked at the 90 percent that was free. Chai just looked at it and said if 10 percent is bonded and 90 percent is free, then why are we so focused on this 10 percent, let’s ignore it and focus on the 90.“ kptv.com

Mit seiner Erfindung gewann er bereits den mit 10.000 Dollar dotierten Preis der „US Agency for International Global Development“ auf der „International Science Fair“ des Unternehmens Intel und wurde Zweiter auf der TechCon Conference am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Damit hat er weiteres Geld für seine Forschung erhalten – und forscht nun mit Intels und MITs Investments.


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#28 Hamburgs Wärmespeicher-Revolution

Was im Berliner Reichstag funktioniert, soll nun für eine Viertelmillion Haushalte und nochmal so viel Gewerbefläche auch gelingen: Mithilfe eines Aquiferwärmespeichers soll Wärme über lange Zeit gespeichert bleiben.

Hamburgs Fernwärmenetz wird umgebaut. Aber anstatt alte Heizkraftwerke einfach durch neue zu ersetzen, planen die Zuständigen so etwas wie eine kleine Sensation. Denn sonst würde man einen solchen Absatz nicht in einem Zeit.de-Artikel finden:

Das wird die Welt verändern.

Hamburg stellt sich an die Spitze des ökologischen Fortschritts.

Superlative dienen oft zur Übertreibung, hier sind sie angebracht. Was Hamburg plant, davon träumen Umweltschützer schon ewig. (Zeit.de)

Doch worum geht es? Hamburg will Wärme als „Baukastenlösung“ aus vielen Bereichen der Stadt sammeln: Wärme aus der Müllverbrennung, Abwärme aus der Industrie, eventuell Biomasse oder Sonnenwärme. Und ein Teil des Baukastens ist ein „Aquiferwärmespeicher“.

Aquifere sind wasserführende Schichten im Boden. Aus den oberen Lagen versorgt sich Hamburg mit Trinkwasser. Tiefer, unter dicken Tonschichten, verlaufen weitere Wasserleiter. Weil sie Kontakt mit Salzstöcken haben, sind sie als Quellen für Trinkwasser unbrauchbar. Aber man kann Wärme darin speichern. Hamburgs neuer Wärmespeicher muss also nicht mehr gebaut werden, er ist schon da. (Zeit.de)

Das ist nämlich das Besondere: Hier kann Wärme über lange Zeit (100 Tage auf einer Temperatur von 65° Celsius) gespeichert werden, Wärme muss nicht ständig neu produziert werden, sondern wird „recycelt“. Die Technik ist nicht neu – der Reichstag in Berlin wird mit einem Aquiferwärmespeicher geheizt. Nur jetzt geht es um eine Viertelmillion Haushalte und nochmal so viel Gewerbefläche.

Der Preis für einen solchen Aquiferspeicher? Rund eine Million Euro. 2015 kündigte man noch den Bau eines neuen „Innovationskraftwerks“ an, zu einem Preis von rund einer halben Milliarde Euro.

Das klingt also alles sehr beeindruckend. Und so beschließt der Autor des Zeit-Artikels auch mit folgenden Worten:

Wo also ist der Haken an der Sache? Das ist die Frage, die offen bleibt.

Wir werden sehen. Im Herbst 2017 entscheidet die Stadt schließlich, ob es zu so einer Umsetzung kommen wird.


Weiterführende Links und Quellen:

Bildquelle: CC0 Public Domain, Pexels, Pixabay