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Wasseraufbereitung mit Solarreaktoren

20.08.1997 - (idw) Friedrich-Schiller-Universität Jena

FSU-Mediendienst

Jenaer Glas-Forschung im Verbundprojekt: Sonnenreaktoren zur Wasseraufbereitung

Jena (20.08.97). Als eines der groessten Menschheitsprobleme bewerten Experten inzwischen die Trinkwasserversorgung - vor allem in der Dritten Welt. Ausser am Rohstoff Wasser mangelt es vielerorts an zuverlaessigen und preiswerten Aufbereitungsanlagen. Mit einem gemeinsamen Projekt wollen das Otto-Schott-Institut der Uni Jena, das Hans-Knoell-Institut fuer Naturstoff-Forschung (HKI) und die Schott-Rohrglas GmbH Abhilfe schaffen. Ziel ist es, in einem einfachen Solarreaktor aus Glasroehren die Bakterien im Wasser mit Sonnenlicht abzutoeten. Das Schluesselproblem dabei: Fuer die Roehren benoetigt man neuartige technische Glaeser, die die bakterizide ultraviolette Strahlung der Sonne in wirksamer Dosis durchlassen. Das Bundeswissenschaftsministerium foerdert das Verbundvorhaben seit September `95 fuer zweieinhalb Jahre mit 1,5 Mio. Mark.

Ein ganzes Sortiment brauner und blauer Roehren kann Dr. Doris Ehrt, Chemikerin im Otto-Schott-Institut, inzwischen vorweisen. Fuer den Sonnenreaktor braucht man Glaeser, die Licht im UV(A)- und im UV(B)-Spektralbereich (400-320 nm bzw. 320-280 nm) durchlassen und im sichtbaren Bereich (400-700nm) absorbieren. Denn dann, so wiesen die Mikrobiologen am Jenaer HKI im Experiment nach, haben Escherichia-coli-Bakterien wohl kaum eine UEberlebenschance. Doris Ehrt und ihre Kollegen fuegen Nickel- oder Kobaltoxid beim Schmelzprozess fuer ihre neuartigen Glaesern hinzu - daher die blaue oder braune Farbe der Roehren. Dabei muessen die Nickel- oder Kobaltionen mit Sauerstoffionen in ihrer Umgebung eine komplexe Struktur bilden. Die Faerbung filtert die unerwuenschten Spektralbereiche des Sonnenlichts aus.

In der Praxis ist diese materialwissenschaftliche Aufgabe viel diffiziler als im Theoriemodell. Zunaechst mussten naemlich die Jenaer Forscher herausfinden, warum herkoemmliche Silicat- und Borosilicatglaeser das fuer ihre Zwecke so wichtige UV(B)-Licht absorbieren. Der Grund liegt in dem hohen Anteil von Eisen(III)-Ionen. In Experimentreihen ergab sich, dass dieser Ionen-Typ ueberwiegend in Eisen(II)-Ionen umzuwandeln ist, wenn man beim Schmelzvorgang Reduktionsmittel zufuegt. Vom Grundsatz her ist damit das Materialproblem im Labor geloest.

Offen bleibt die Frage, wie sich die Experimente in die praktische Realitaet der industriellen Glasherstellung ueberfuehren lassen. Schliesslich herrschen in den tonnenschweren Schmelzwannen der bayerischen Schott Rohrglas GmbH voellig andere Partialdruecke als im Labor, und es ist bei den mehrere Tage langen Prozessen ein anderes Temperatur-Zeit-Regime erforderlich. Wie sich das auf die Redoxzustaende auswirkt, muss erst im Grossversuch erprobt werden. ,Es gibt noch viel zu tun, bevor man sagen kann, wie die Wasseraufbereitungsanlage letztendlich aussieht", meint Doris Ehrt. Bis eine Produktion in Serie geht, wird noch so manche Testreihe unter dem Sonnensimulator im Institut - eine 1 000 Watt Xenon-Lampe - zu fahren sein. Daneben finden bereits erste Freilandversuche im Libanon an der Amerikanischen Universitaet Beirut statt.

(Foto auf Anfrage)

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