Desinfektion von Bachwasser mit einem 3D-gedruckten Filter

Wissenschaftler*innen der University of Texas in Austin haben einen tragbaren Wasserreiniger als 3D-gedruckten Prototyp entwickelt. Dieser kann 99997 Prozent der E. coli-Bakterien aus natürlichem Bachwasser entfernen. Damit wird das Wasser trinkbar aufbereitet.

“Wir sind in der Lage, Wasser mit sehr wenig Energie zu reinigen, weil wir die Bakterienzellen mit elektrischen Feldern steuern, und die meisten Bakterienzellen sind natürliche Schwimmer, die sich selbst zu den Elektroden treiben und lebendig eingefangen werden”, sagte D. Emma Fan, eine außerordentliche Professorin in der Walker-Abteilung für Maschinenbau der Cockrell School of Engineering, die die kürzlich in ACS Nano veröffentlichte Forschungsarbeit leitete.

Das Herzstück ist eine “verzweigte” Elektrode aus Graphitschaum. Inspiriert vom Wurzelsystem eines Baumes, zieht diese patentgeschützte Elektrode, wenn sie aktiviert wird, die Bakterien an, die sich in ihre Äste “schwimmen”.

Für weniger als 2 $ gefertigt, ist das Gerät nicht nur effizient, sondern auch kosteneffizient. Der Anwendungsprozess ist simpel: Man taucht den mit der Elektrode bestückten Becher ins Wasser, gibt einen Stromstoß, wartet, und das gereinigte Wasser kann getrunken werden.

Das Team plant nun, das Becherdesign zu optimieren und die Handhabung der Elektroden weiter zu vereinfachen. Anders als bestehende Wasserreinigungsmethoden, die bei Naturkatastrophen oft unzuverlässig sind, bietet dieses Gerät eine effektive Lösung mit geringen Energiekosten.

Die in dem Gerät verwendete Elektrode wurde ursprünglich für Superkondensatoren entwickelt. Schätzungen, dass sich die Bevölkerung von Texas bis 2050 verdoppeln wird, und der Bedarf an Forschung zur Widerstandsfähigkeit nach Harvey motivierten Fan, ihre Arbeit auf Naturkatastrophen zu konzentrieren.

Im Falle eines Stromausfalls oder eines Hinweises auf kochendes Wasser könnte eine Person, die ein Gerät mit dieser Technologie besitzt, zu einem Bach oder einem Fluss fahren, es über einen einfachen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler an die Autobatterie anschließen und das Wasser reinigen, um es als Trinkwasservorrat mit nach Hause zu nehmen. Es kann auch mit Solarzellen nach dem gleichen Prinzip betrieben werden.

“Wenn unsere Wasserinfrastruktur zusammenbricht – kein Wasser, kein Gas und kein Strom – brauchen wir Geräte für die Reinigung von Wasser, das wir aus Teichen, Bächen oder Flüssen holen können”, sagte Fan. “Wir glauben, dass unser Gerät eines Tages diesen Bedarf decken kann.”