Solar-Technik gegen Wasserknappheit: Neue Anlage produziert Trinkwasser - und gewinnt gleichzeitig Lithium

Eine Forschungsgruppe der University of Rochester präsentiert eine Technologie, die zwei globale Herausforderungen miteinander verbindet: die Versorgung mit sauberem Trinkwasser und die nachhaltige Gewinnung strategischer Rohstoffe. Das solarbetriebene System entsalzt Meerwasser ohne Chemikalien und kann zugleich Lithium aus dem Wasser zurückgewinnen.

Weltweit haben nach Angaben der Vereinten Nationen rund zwei Milliarden Menschen keinen verlässlichen Zugang zu sicherem Trinkwasser. Parallel dazu steigt der Bedarf an Lithium rasant, da der Rohstoff eine Schlüsselrolle für Batterien, Energiespeicher und die Energiewende spielt. Vor diesem Hintergrund rücken Technologien in den Fokus, die mehrere Nachhaltigkeitsprobleme gleichzeitig adressieren.

Forschende der University of Rochester haben nun ein solarthermisches Verfahren entwickelt, das Meerwasser entsalzt und dabei wertvolle Mineralien zurückgewinnen kann. Der Ansatz könnte künftig dazu beitragen, Wasseraufbereitung, Ressourcenschonung und Rohstoffsicherung enger miteinander zu verknüpfen.

Sonnenenergie ersetzt energieintensive Prozesse

Konventionelle Entsalzungsanlagen benötigen häufig große Mengen Energie. Zudem entsteht dabei oftmals hochkonzentrierte Salzlauge, die nach der Behandlung wieder ins Meer eingeleitet wird. Diese sogenannten Soleabfälle können lokale Meeresökosysteme belasten und gelten als eine der ökologischen Herausforderungen heutiger Entsalzungsverfahren.

Das neue System setzt stattdessen auf speziell behandelte Metalloberflächen, die Sonnenlicht besonders effizient aufnehmen. Auf den Paneelen verdunstet eine dünne Wasserschicht, während Salze und andere Bestandteile zurückbleiben. Das verdampfte Wasser kann anschließend als sauberes Süßwasser kondensiert werden. Zusätzliche Chemikalien oder energieaufwendige Aufbereitungsschritte sind dafür nicht erforderlich.

Selbstreinigung durch einen physikalischen Effekt

Foto: Ryan Loughlin via Unsplash

Ein bekanntes Problem vieler Entsalzungstechnologien sind Ablagerungen von Salzen und Mineralien. Sie können Leitungen und Oberflächen verstopfen, den Wartungsaufwand erhöhen und die Leistungsfähigkeit der Anlagen reduzieren.

Die Forschenden nutzen deshalb einen physikalischen Mechanismus, der als „Kaffeering-Effekt“ bekannt ist. Durch fein strukturierte Rillen auf den Metalloberflächen werden gelöste Salze gezielt an die Ränder transportiert. Die eigentliche Verdunstungsfläche bleibt dadurch frei von Verkrustungen und kann dauerhaft effizient arbeiten.

Ein weiterer Vorteil: Die Salze fallen in fester Form an und lassen sich direkt sammeln. Flüssige Soleabfälle entstehen nach Angaben der Forschenden nicht. Tests mit Meerwasserproben aus verschiedenen Ozeanen bestätigten die Funktionsfähigkeit des Konzepts und ermöglichten einen kontinuierlichen Betrieb ohne nennenswerte Leistungseinbußen.

Lithium als zusätzlicher Rohstoff

Besonders relevant für die Energiewende ist die Möglichkeit, neben Trinkwasser auch Lithium zurückzugewinnen. Durch eine Anpassung der Oberflächenstruktur gelang es dem Forschungsteam, Lithium-Ionen gezielt aus salzhaltigem Wasser abzutrennen.

Erste Versuche zeigen, dass ein signifikanter Anteil des enthaltenen Lithiums gewonnen werden kann. Damit eröffnet sich die Perspektive, Wasseraufbereitung und Rohstoffgewinnung in einem einzigen Prozess zu kombinieren. Angesichts der wachsenden Nachfrage nach Batterierohstoffen könnte dies langfristig einen Beitrag zu resilienteren und nachhaltigeren Lieferketten leisten.

Mehrfachnutzen für die nachhaltige Transformation

Die Entwicklung verdeutlicht, wie Greentech-Innovationen zunehmend sektorübergreifend wirken. Technologien, die Wasserressourcen schützen, erneuerbare Energien nutzen und gleichzeitig kritische Rohstoffe erschließen, gewinnen weltweit an Bedeutung.

Für Europa und andere Regionen, die sowohl unter zunehmendem Wasserstress als auch unter der Abhängigkeit von Rohstoffimporten stehen, könnten solche Lösungen künftig eine wichtige Rolle spielen.

Sie zeigen, dass Nachhaltigkeit nicht nur Verzicht bedeutet, sondern vor allem intelligente technologische Ansätze, die ökologische und wirtschaftliche Herausforderungen gemeinsam adressieren.

• University of Rochester: www.rochester.edu

• Vereinte Nationen (UN): www.un.org

• Journal of Materials Chemistry A: Journal of Materials Chemistry A

• Worldwide Universities Network: www.wun.ac.uk

• Bill & Melinda Gates Foundation: www.gatesfoundation.org

• National Science Foundation: www.nsf.gov