TEIL C

Solare Wasseraufbereitung

Nach dem vorangegengenen Thema der solaren Wasserentsalzung werden hier nun Methoden und Geräte vorgestellt, die verschmutztes oder verseuchtes Wasser insbesondere in Ländern der 3. Welt soweit reinigen sollen, daß es bedenkenlos getrunken werden kann.

In erster Linie handelt es dabei um solare Verdunstungssysteme, die weitgehend den vorangegangenen solaren Wasserentsalzungs-Systemen ähneln. Dabei beschränken sich diese Gerätschaften auf das Pasteurisieren, also den Temperaturbereich unter 100°C. Geräte zur solaren Sterilisierung im Temperaturbereich von zumeist 115°C – 130°C behandle ich ein einem eigenen Kapitelteil (s.d.).

Ein weit über 100 Jahre altes chemisches Verfahren wird von der brasilianischen ‚Arbeitsgruppe Armut und Umwelt in Amazonien’ genutzt, um im Bundesstaat Pará Brunnen-Trinkwasser mittels Chlor zu entkeimen. Um das Desinfektionsmittel zu erhalten, wird in Wasser gelöstes Kochsalz durch Elektrolyse chemisch umgewandelt – wobei der notwendige Betriebsstrom von Solarzellen geliefert wird. Über diese Technologie wird in der Studie von Urs Heierli berichtet (s.u.).

Im Jahr 1994 stellt Dale Andreatta aus Columbus, Ohio, eine von ihm entwickelte Methode zur Pasteurisierung großer Wassermengen mit Hilfe von Sonnenenergie vor, die er Solar Puddle (Solarpfütze) nennt. Bei der Pasteurisierung, wie sie bei Milch und anderen Getränken angewandt wird, werden alle Keime, Viren und Parasiten, die beim Menschen Krankheiten verursachen, abgetötet, wenn die Flüssigkeit etwa 6 Minuten lang auf 65°C erhitzt wird, einschließlich Cholera und Hepatitis A und B.

Der Solar Puddle zur Wasserdesinfektion besteht aus einer flachen Wasserschicht in einer gewächshausähnlichen Konstruktion mit einem schwarzen, wasserdichten Boden, mehreren Schichten durchsichtiger Plastikfolie über dem Wasser und Isolierung an den Seiten und unter dem Boden. Durch den Treibhauseffekt erwärmt das Sonnenlicht das Wasser, wobei an sonnigen Tagen Temperaturen von über 65°C erreicht werden können.

Das Testgerät ist eine flache Grube mit einer Tiefe von etwa 10 cm, die 1 x 1 m groß ist und als ,familiengroße’ Einheit betrachtet werden kann. Die Grube wird mit 5 - 10 cm fester Isolierung gefüllt, wie zusammengeknülltes Papier, Stroh, Gras, Blätter oder Zweige, und dann mit den Lagen Plastikfolie bedeckt. Eine genauere Beschreibung findet sich bei solarcooking.fandom.com.

Die Methode ist kostengünstig, einfach zu konstruieren und verwendet leicht verfügbare Materialien. Ein besonderer Vorteil des Solar Puddle ist seine Fähigkeit, größere Wassermengen zu behandeln als viele andere solare Desinfektionsmethoden. Dadurch eignet er sich besonders gut für Gemeinschaften oder Situationen, in denen größere Mengen sauberen Wassers benötigt werden.

Andreatta ist auch später noch sehr aktiv und veröffentlicht u.a. im Jahr 2007 einen Artikel, in welchem er neben dem Solar Puddle noch andere, einfache Pasteurisierungsmethoden beschreibt (,A Summary of Water Pasteurization Techniques’, im Netz einsehbar).

Außerdem ist Andreatta zusammen mit Fred Barrett der Erfinder des Water Pasteurization Indicator (WAPI), eines einfachen Thermometers, das anzeigt, wann das Wasser die Pasteurisierungstemperatur erreicht hat und unbedenklich zu trinken ist. Dabei handelt es sich um ein kleines Polycarbonatröhrchen, das ein farbiges Wach enthält, das schmilzt, wenn die erforderliche Temperatur erreicht wird.

Der ursprüngliche Entwurf des WAPI wird später zusammen mit Solar Cookers International vollendet, und später werden noch diverse weitere WAPI-Varianten entwickelt, auch von dritten Seiten, auf die hier aber nicht im Einzelnen eingegangen werden soll (Cool WAPI, SPADE WAPI, SuperWAPI, SPORTSWAPI 2 u.a.). Zudem gibt es mehrere Berichte über erfolgreiche Einsätze.

Überraschenderweise kommt erst Mitte der 1990er Jahre jemand auf die Idee, Sonnenlicht auf direktem und mobilen Weg zu Desinfektion von Wasser zu nutzen, der leicht handhabbar ist. Bei einem Versuch mit jungen kenianischen Massai zeigt sich, daß jene Kinder, die ihr Trinkwasser vor Gebrauch einige Stunden lang in durchsichtigen Flaschen in die Sonne legen, seltener, und wenn, dann schwächere Durchfallerkrankungen bekommen als andere Kinder, die dies nicht tun.

Die Presse schreibt Anfang 1997: „Die simple Methode könnte viele Menschenleben retten: Jährlich sterben wegen schlechter Wasserqualität vier bis sechs Millionen Kinder an Diarrhöe“.

Um so verwunderlicher ist es, daß es bis Mitte 2000 dauert, bis auch der ‚Spiegel’ diese Meldung bringt. Wahrscheinlich mußte es dafür erst eine Arbeitsgruppe mit dem wohlklingenden Namen Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (EAWAG) geben, die das gleiche Prinzip in Bolivien und Indonesien verbreitet – und dem Projekt den Namen Sodis gibt (Solare Wasserdesinfektion).

Die Schweizer hatten herausgefunden, daß die UV-Strahlung der Sonne und die Erwärmung auf über 50°C Escherichia-coli-Bakterien und ähnliche Erreger nahezu vollständig abtöten. Der Effekt verstärkt sich, wenn die durchsichtigen PET-Flaschen zur Hälfte schwarz angemalt und auf Wellblech gelegt werden. Als notwendige Zeitdauer werden 5 – 6 Stunden angegeben.

Fünf Jahre investieren die Schweizer Wasserforscher der Eawag in intensive Labor- und Feldexperimente, vier Jahre in Pilot- und Demonstrationsprojekte, und dann beginnt man, das genial einfache Sodis-Projekt zu propagieren. Untersuchungen in Pakistan, Nepal, Usbekistan, Indonesien und Indien zeigen bald: Wo die Menschen mit Sodis Trinkwasser entkeimen, geht die Zahl der Durchfallerkrankungen um 30 - 70 % zurück.

Im März 2006 wird bekannt, daß inzwischen schon zwei Millionen Menschen in Slums und ländlichen Regionen ihr Trinkwasser zu Hause in PET-Flaschen reinigen. Die Schweizer Entwicklung, mit Hilfe der Sonne lebensgefährliche Durchfallerreger wie Cholera oder Rotaviren im Trinkwasser abzutöten, beweist damit ihren Erfolg

Nun setzt auch die UNO mehr auf einfache Lösungen. Jahrzehntelang hatten die Weltgesundheitsorganisation WHO und die UNO vor allem an zentralen Lösungen festgehalten, doch inzwischen setzt sich die Option der dezentralen Wasserbehandlung auch auf höchster Ebene durch, wie ein Bericht der WHO und der UNICEF zeigt.

Doch obwohl bereits lokale und internationale Partner aus mehr als 20 Ländern am Sodis-Programm beteiligt sind, ist der Durchbruch noch immer nicht geschafft. Sodis wird nicht zum Selbstläufer. Für viele Behörden ist die Methode nach wie vor zu einfach, um tatsächlich funktionieren zu können, auch wenn sie bereits mehrfach ausgezeichnet wurde, wie beispielsweise  2005 mit dem Energy Globe Award auf der Weltausstellung in Japan.

Im Frühjahr 2007 nehme ich mit dem Sodis-Initiator Martin Wegelin Kontakt auf, um die Hintergründe dieser so einfachen Umsetzung von Sonnenlicht zu erfahren. In einem Pressebericht hatte ich nämlich die Information gefunden, daß die Idee, Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht zu desinfizieren, bereits 25 Jahre alt ist und von einem libanesischen Mikrobiologen stammt. Seine damaligen Untersuchungen wurden allerdings von der Fachwelt nicht anerkannt.

Von Herrn Wegelin bekam ich daraufhin die folgende Antwort:

"In den 1970er Jahren, als im Libanon Bürgerkrieg herrschte, hat Prof. Accra die bakterizide Wirkung der Sonne entdeckt und 1984 seine ersten Versuche in einem Artikel in einer UNICEF Broschüre publiziert. 1991 haben wir an der Eawag systematisch das Potential und die Limitierung dieser Idee erforscht. Ich habe Prof. Accra 1995 in Beirut getroffen. Er war damals schon ein alter Mann. Vor etwa sechs Jahren hatten wir die letzte Korrespondenz. Er lebte damals in den USA."

Später finde ich noch heraus, daß Prof. Accra auf das Prinzip stieß, als er morgens Wasser in Flaschen abfüllte, weil er nicht wußte, ob aufgrund der Geschehnisse im Libanon abends noch Wasser aus dem Hahn kommen würde. Er stellte die Flaschen auf den Balkon, wo sie dem Sonnenlicht ausgesetzt waren. Und weil er Mikrobiologe war, untersuchte er das Wasser und entdeckte, daß die Keime abgetötet worden waren.

Wegelin gibt noch folgende Hinweise, die bei einer Anwendung des Sodis-Prinzips bedacht werden sollten:

- Von den PET-Flaschen geht keine Gesundheitsgefahr aus.
- Gefärbtes PET ist nicht geeignet, weil nicht genügend UV-Licht ins Wasser eindringen kann.
- Ohne das UV-Licht würden viele Krankheitserreger erst bei Temperaturen um 50°C abgetötet, doch solch hohe Temperaturen werden bei Sodis in der Regel nicht erreicht.

Und daß die Wasserbehandlung zu Hause Menschen auch dazu motivieren kann, sich generell über Hygiene und die Verbesserung ihrer Lebensumstände Gedanken zu machen, zeigte sich in einer kleinen Hütte in einem Slum in Nicaragua: Die Eawag-Forscher fanden dort PET-Flaschen, die in einem rostigen Faß ohne Boden im Sand eingegraben waren. Die Besitzerin erklärte, dies sei ihr Kühlungssystem. Täglich würde sie etwas Wasser auf den sandigen Boden träufeln, wo es verdampft, der Umgebung Wärme entzieht und die Flaschen kühlt.

Im Juni 2006 erhält Wegelin für seine Sodis-Innovation den Schweizer Rotkreuzpreis – und 2007 den dänischen Designpreis INDEX: AWARD.

Mitte 2007 stellen die Designer Alberto Medo und Francisco Gomez Paz eine Weiterentwicklung unter dem Namen Solar Bottle vor, die den Sodis-Effekt maximieren soll.

Das 4-Liter Gefäß besteht aus einer transparenten und einer dunkel eingefärbten Hälfte, läßt sich leicht stapeln und kann mittels eines ausklappbaren Handgriffes sowohl bequem getragen als auch im richtigen Winkel zur Sonne aufgestellt werden.

Ein ähnliches Projekt der Engineers without Borders in Ruanda, unter der Leitung ihres Gründers Prof. Peter Bosscher, ergänzt die zur solaren Entkeimung gedachte blau eingefärbte Flasche mit einer sehr einfachen Technik, die den Verbrauchern verläßlich anzeigt, wann das Wasser heiß genug geworden ist, um es anschließend risikofrei trinken zu können.

Der ‚Sensor’ besteht aus einem kleinen transparenten Stück Schlauch, dessen eines Ende mit Wachs versiegelt ist und erst dann schmilzt, wenn die notwendige Temperatur erreicht worden ist.

Ein Jahr später gewinnt die Designerin Zhang Chi den red dot award 2008 für ihre Adaption Sodis Bag, eine kostengünstige und effektive Lösung für Hilfsorganisationen, um bei Naturkatastrophen eine große Zahl von Opfern mit Trinkwasser zu versorgen. Das Design ermöglicht eine einfache Nutzung, den Transport und die Desinfektion des Wassers. Die mit Wasser gefüllten Beutel müssen nur für etwa sechs Stunden in die Sonne gelegt werden.

Die Sodis Bags aus Polyurethan kommen als Paare, wobei das Paar ein Volumen von 16 Litern hat, was ausreicht, um eine fünfköpfige Familie für einen Tag mit gereinigtem Wasser zu versorgen. Riemen an beiden Beuteln können so miteinander verbunden werden, daß sie einen Gurt bilden, mit dem man die Beutel über die Schulter tragen kann. Dieser Gurt kann auch als Griff zum Gießen verwendet werden.

Jason Lam, Designstudent an der University of New South Wales, präsentiert im März 2009 mit seinem Solaqua ein weiteres cleveres Design. Sein solarer Wasseraufbereiter ist für die Desinfektion des Wassers in ländlichen Gebieten Afrikas südlich der Sahara gedacht und nutzt Ultraviolett- und Infrarot-Strahlen gemeinsam, um kontaminiertes Wasser von seinen Krankheitserregern zu befreien.

Dabei wird dieses zunächst durch einen Stoff-Filter geleitet und anschließend auf fünf speziell konzipierte PET-Flaschen verteilt, die zusammen zehn Liter Wasser fassen. Das Auslegen der transparenten Flaschen auf dem Boden macht diese für UV-Strahlen empfänglich, die von reflektierenden Innenflächen im Wasser hin und her geworfen werden, während die schwarze Rückseite jeder Flasche Wärme absorbiert.

Das Design nutzt ABS-Kunststoffe, damit es leicht bleibt und jedes Teil bei Bedarf ausgetauscht und recycelt werden kann. Zusammengesetzt bilden die fünf Wasserbehälter einen zylindrischen Korpus, dessen Doppelgriff erlaubt, daß der Solaqua beispielsweise auch von zwei Kindern getragen werden kann.

Für stärkere Kinder oder Erwachsene gibt es auch einen mittigen Einzelgriff. Beim Australian James Dyson Design Award im August 2009 gibt es für den Entwurf immerhin einen Silberpreis.

Auch nicht dumm ist das Design von Samuel Rock, das Mitte 2009 seinen Weg in die Fachblogs findet. Sein Dual genannter Entwurf trägt sich wie ein Aktenkoffer, dessen zwei Hälften aus jeweils drei Liter Wasser fassenden flachen Flaschen bestehen.

Besonderer Wert wird auf die Herstellung aus einem High-Tech-Material gelegt, das nicht zerkratzt. Bei billigen Kunststoffen verhindern Kratzer nämlich recht schnell eine richtige UV-Filtration, weshalb die Flaschen oft ersetzt werden müssen. Trotzdem soll ein Dual nur 2 $ kosten, falls dieser lebensrettende Wasserkoffer in Produktion geht.

Etwas überraschend kommt im August 2009 die Meldung, daß Wissenschaftler des Schweizerischen Tropeninstituts und der University of California in Berkeley jüngst herausgefunden haben, daß die Sodis-Methode nur im Labor einwandfrei funktioniert, während unter Alltagsbedingungen in elf ländlichen Gemeinden in Bolivien keine eindeutigen Effekte festgestellt werden können – und dies, obwohl die Weltgesundheitsorganisation WHO die Wasserentkeimung per Sonnenlicht seit 2002 ganz offiziell empfiehlt.

Auch Nicht-Regierungsorganisationen wie das Rote Kreuz und viele andere haben Sodis in ihre Gesundheits- und Hygieneprogramme aufgenommen. Die Forscher räumen allerdings ein, daß noch weitere Untersuchungen erforderlich sind, um die Effektivität oder Ineffektivität der Methode unter Alltagsbedingungen wissenschaftlich zu belegen.

Im Oktober 2009 erhält Jaehong Kim vom Georgia Institute of Technology eine Forschungsförderung in Höhe von 100.000 $ durch die Water Environment Research Foundation. Er soll damit seine Arbeit an der Entwicklung einer neuen Beschichtung fortführen, die bei Flaschen angewandt werden könnte, um die solare Desinfektion zu verkürzen und ihre Wirksamkeit zu verbessern. Kim versucht, Upconversion-Leuchtstoffe so anzupassen, daß sie als kommerzielle, antibakterielle Flaschenbeschichtungen einsetzbar sind.

Als Upconversion bezeichnet man den Prozeß, bei dem Photonen niedriger Energie in Photonen hoher Energie umgewandelt werden. Die entsprechenden Leuchtstoffe, die ursprünglich für Laser-Optiken entwickelt wurden, sind kostengünstige Materialien, die Licht aus der Nähe des Infrarot-Endes der Skala absorbieren und in sichtbares rotes, grünes und blaues Licht umwandeln.

Ein weiteres Design, das auf Sodis basiert, stammt vom Dezember 2009 und geht auf den Industriedesigner Diego Andres Martinez zurück.

Sein H2O Cycle besteht aus einer größeren, transparenten Flasche in einer Tragevorrichtung, bei welcher zuerst die solare UV-Strahlung genutzt wird, um die Pathogene im Wasser abzutöten. Anschließend wird das Wasser (solar?) zum Verdampfen gebracht, um die Reststoffe zu entfernen und nach der Kondensation Trinkwasser zu haben.

Inzwischen gibt es eine Studie des Schweizer Ökonoms Urs Heierli (die in ihrer ursprünglichen Fassung vom März 2000 stammt), in der sehr ausführlich auf die verschiedenen Wasserfilter und -aufbereitungssysteme eingegangen wird, darunter auch Sodis.

Heierli zufolge würden bereits mehr als 5 Mio. Menschen in rund 30 Ländern täglich das Sodis-Prinzip nutzen – und jährlich würden weitere 750.000 dazu kommen. Trotzdem empfiehlt der Autor, zur Steigerung und Verbreitung der Anwendung Geschäftsmodelle einzubeziehen. Anstatt daß NGOs kostenlos PET-Flaschen verteilen, sollten diese von kleinen Unternehmen verkauft sowie Social-Marketing-Kampagnen genutzt werden, um die Nachfrage zu erhöhen.

Neben Sodis gibt es aber noch diverse weiter Initiativen, Umsetzungen und Designs mit der gleichen Zielsetzung:

Schon 1998 erringt der damals 19-jährige Berliner Schüler an der Beethoven-Oberschule Robert Franke den Internationalen Stockholm Junior Water Prize für die Entwicklung seines AquaKat, einem kostengünstigen, solarbetrieben, photokatalytischen Durchflußreaktor zur Reinigung von schadstoffbelastetem Wasser, den er sich auch patentieren läßt.

Viele Gewässerschadstoffe können durch energiereiches Sonnenlicht gespalten werden, wobei das Hauptproblem die saubere Trennung des notwendigen Katalysators vom gereinigten Wasser ist. Frankes schwimmender AquaKat funktioniert ähnlich einem Springbrunnen, indem belastetes Wasser nach oben in das UV-bestrahlte Katalysatorbett gepumpt wird und von dort gereinigt wieder abfließt.

1999 fördert die EU ein Pilotprojekt im argentinischen Wüstendorf Balde de Sur de Chucuma, bei dem eine mit Solar- und Windstrom betriebene Pumpe Wasser fördert, welches anschließend durch eine ebenfalls solarbetriebene UV-Licht-Bestrahlung keimfrei gemacht wird.

Ein weiterer Vorschlag zur solaren Entkeimung von Wasser stammt von Haley Robinson aus dem kanadischen La Ronge, Saskatchewan.

Ihr System ähnelt einem Tipi und besteht ausschließlich aus Abfallmaterialien wie Stöcken, Plastiktüten und Aluminiumfolie.

Immerhin gewinnt sie damit im Mai 2007 den mit 4.000 $ dotierten Manning Young Canadian Innovation Award.

Im August 2007 präsentiert der US-Blog thesietch.org eine solare Destillationsanlage für den Selbstbau, die mit einem Parabolspiegel von 2 m² funktioniert und pro Tag mindestens 4 Liter sauberes Wasser produziert.

Die transparente Verdunstungsröhre besitzt im oberen Bereich Kühllamellen aus Aluminium, die teilweise in den Verdunstungsraum hineinreichen, über dessen Boden sich die Sammelrinnen für das abtropfende, saubere Wasser befinden.

Bei dem Designwettbewerb Metropolis Magazine Next Generation im Jahr 2008 gewinnt der Architektur-Professor Eric Olsen aus San Francisco den ersten Preis für eine einfache Methode, mit der in der 3. Welt Wasser mittels Solarenergie desinfiziert werden kann.

Seine Solarmatte läßt sich rollen, ist leicht transportierbar und äußerlich der Wasser-speichernden Struktur des Saguaro-Kaktus nachempfunden. Sie besteht aus LDPE und gummiertem Nylon und kann mit bis zu 20 Liter Wasser befüllt werden, das nach rund fünf Stunden Sonneneinstrahlung trinkbar wird.

Ab dem Herbst 2009 sind in Mosambik, Tansania und Bangaladesh insgesamt vier Prototypen eines solaren Pasteurisiergeräts im Einsatz, das im Laufe von drei Jahren am Institut für Solartechnik (SPF) der Hochschule für Technik Rapperswil in der Schweiz entwickelt worden ist. Das System ist vor allem für den klein-kommunalen Einsatz in dezentralen Gebieten geeignet, beispielsweise in Schulen, Krankenhäusern oder im Rahmen von lokal betriebenen Wasserkiosk-Konzepten.

Das System funktioniert nach dem flow-through Prinzip und besitzt neben seinem Kollektor auch einen Wärmetauscher zur Effizienzsteigerung sowie ein automatisches Thermostatventil zur Steuerung der Anlage. Die Projektentwicklung, bei der drei verschiedene Kollektortypen hinsichtlich ihrer Eignung untersucht werden (Vakuumröhren-Kollektor, abgedeckter Flachkollektor mit Kupferabsorber sowie Polymerkollektor), erfolgt in Zusammenarbeit mit der Schweizer Forschungsanstalt EAWAG.

Im Betrieb setzen sich die direktdurchströmten Vakuumröhren durch, deren größter Querschnitt weniger anfällig für die Verstopfung durch Schmutz und Kalk ist. Außerdem können die Röhren manuell einfach gesäubert werden. Die Versuchsanlagen werden in zwei Ausführungen errichtet, mit 24 Röhren und einem maximalen Output über 300 Litern pro Tag, bzw. 48 Röhren und doppelter Leistung.

Die Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen bestätigen, daß für die Abtötung pathogener Mikroorganismen nicht wie häufig angenommen 100°C über mehrere Minuten notwendig sind, sondern daß hierfür auch 70°C über eine Minute bzw. 65°C über fünf Minuten Verweildauer ausreichen. Die Anlagen des SPF werden zur Sicherheit mit einer Temperatur von 82°C und einer Verweildauer von 10 Minuten betrieben.

Im März 2011 beginnt die zweite Pilotphase, bei der sechs neue Anlagen in der Region Cabo Delgado in Nord-Mosambik installiert werden, zwei an Schulen, zwei in Krankenhäusern und zwei weitere zur kommerziellen Nutzung als Wasserkioske. Die Ergebnisse sollen die Basis für eine abschließende Skalierung bilden. Unterstützt wird das Projekt von der Forma Futura Invest AG Zürich sowie der Stiftung CleanWater, die Durchführung übernimmt die SwissWaterKiosk Foundation aus Zürich.

Im Januar 2009 bekommt die Schwedin Petra Wadström viel Presse für den von ihr erfundenen simplen, leicht zu bedienenden und ausschließlich solarbetriebenen Wasser-Destillator Solvatten (schwedisch: Sonnenwasser; auch als Solar Safe Water System bekannt), der als Massenprodukt nur 35 $ kosten soll. Wadström hatte 10 Jahre daran gearbeitet und 2006 die Firma Solvatten AB in Stockholm gegründet, um ihre patentierte Innovation zu vermarkten.

Der mit Wasser befüllte Behälter, der aus zwei Hälften besteht und insgesamt 10 Liter faßt, wird ausgeklappt für 2 – 6 Stunden in die Sonne gestellt. Bei starker Sonneneinstrahlung lassen sich somit pro Tag bis zu drei Durchläufe erzielen. Eine Anzeige, die sich von Rot nach Grün verfärbt, signalisiert, wann das Wasser eine Temperatur von 55°C erreicht hat und damit – in Verbindung mit der UV-Einstrahlung – sauber und zum Trinken geeignet ist.

Die Lebensdauer der Destilatoren ist auf fünf Jahre angelegt. Zwischen 2004 und 2011 werden rund zehn Untersuchungen, Tests und Feldmessungen durchgeführt, an denen sich die UNO, Universitäten und diverse Forschungsinstitute beteiligen.

Im Dezember 2009 gibt der World Wildlife Fund (WWF) bekannt, daß man das Solvatten Wasseraufbereitungssystem als ‚Klima-Lösung’ ausgewählt habe, da es die Abhängigkeit von Brennholz und anderen fossilen Brennstoffen reduziert und auch den Energieverbrauch zum Kochen, Baden und Abwaschen verringert.

2011 startet Wadstrom eine Tochterfirma Solvatten Africa Ltd. in Nairobi, um den Vertrieb der solaren Wasseraufbereitungsgeräte in der Region um den Victoria-See zu stärken. In diesem Jahr wird Wadström, neben diversen anderen Preisen, mit dem International Green Award sowie dem schwedischen Änglamark Preis ausgezeichnet.

Im März 2012 startet die haitianische Regierung das Projekt Green Haiti - bei dem der Gesundheitsminister zusammen mit den Ministern für Umwelt und Landwirtschaft offiziell bekannt gibt, daß Solvatten das „Wundermittel ist, auf das Haiti gewartet hat“. Im September beginnen die schwedische Kirche und das Hilfswerk Lutherischer Weltbund (LWB) im Flüchtlingslager Kakuma in Kenia mit dem Einsatz von Solvatten-Geräten.

Anfang 2013 erreicht mich die Mail einer Praktikantin, die bei der Solvatten AB im Einsatz ist. Sie meldet, daß der Hersteller des Destillators geändert wurde, um eine höhere Qualität und eine Lebensdauer von 7 - 10 Jahren zu erreichen. Der tatsächliche Verkaufspreis beträgt aktuell 730 SK, was etwa 114 $ entspricht. Da jedoch während der gesamten Lebensdauer keinerlei Verbrauchsmaterialen oder Ersatzteile anfallen, rechnet Wadström vor, daß ein Liter sauberes und warmes Wasser nur 0,002 € kostet.

Im November 2013 gewinnt Wadström den vom schwedischen Verband der Diplomingenieure verliehenen Polhems-Preis für ihr Solvatten-System.

Ausgesprochen clever, möglicherweise aber doch nicht so einfach umzusetzen, ist das Design Happy Basin von Woo Sik Kim und Duck Soo Choi – eine Art Plastik-Suppenteller, in dessen Boden sich Löcher befinden, die mit Nanokeramik-Filtern bestückt sind, sodaß man das Ganze nur mit etwas Druck in die Wasseroberfläche hinein pressen muß, um schon kurz darauf gereinigtes Wasser schlürfen zu können.

Zwar wird bei diesem Konzept keine Solarenergie eingesetzt, es sollte jedoch trotzdem erwähnt werden, um die Phantasie anzuregen.

Daß man die Solarenergie nicht nur nutzen kann, um Wasser trinkbar machen, sondern auch, um Milch haltbar zu machen, belegen die Studenten John Cannarella, Ryan Lewis, Jared Stepanauskas und Natalie Maslow des Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York. 2007 starten sie mit einem Projekt in den südlichen Gemeinden Langui und Canas in Peru, wo ärmere Bauern für ihre Milch und Milchprodukte keine Zertifizierung erhalten, weil sie sich die Pasteurisierungs-Geräte nicht leisten können.

In Pressemeldungen vom April 2010 wird darüber berichtet, wie das Team eine billige solarbetriebene Lösung entwickelt hat, und daß es inzwischen dabei ist, einen funktionsfähigen Prototyp zu bauen. Das Ganze funktioniert, in dem Milch durch einen Schlauch gepumpt wird, der in siedendem Wasser liegt. Dabei wird die Milch weit genug erhitzt, um sie keimfrei zu machen, ohne daß die dabei aber verdirbt.

Die Tests werden gemeinsam mit dem New York State Department of Agriculture durchgeführt, und sobald der Prototyp fertig ist, geht es nach Peru für Vor-Ort-Versuche.

Im Juni 2010 tauchen zwei weitere solare Wasseraufbereitungs-Designs auf. Einmal der Solar Water Purifier des Industriedesigners Cole Dobson aus Loganville, Georgia, der aus zwei übereinandergesetzten runden Kammern besteht und auch in zwei Stufen betrieben wird.

Zuerst wird das Schmutzwasser aus dem oberen Gefäß durch Sonnenwärme verdunstet, worauf es in die zweite, untere, Kammer hinein kondensiert. Sobald alles Wasser kondensiert ist, wird die obere Schale entfernt und die untere, transparente den UV-Strahlen der Sonne ausgesetzt, um das bereits partikelfreie Wasser weiter zu reinigen.

Bei dem zweiten Entwurf handelt es sich um eine noch interessantere Weiterentwicklung des Sodis-Prinzips. Der AquaRing der Designerinnen Yana Tzanov, Elisa Makela, Stephanie Sauve und Olga Losak verbindet die Wasserreinigung nämlich mit der Möglichkeit einer Regenwassersammlung – und mit einer ebenso durchdachten Transportmethode für das Wasser.

Regenwasser ist zwar eine der reinsten Formen von Wasser, wird durch die Luftverschmutzung aber oft mit Schadstoffen verunreinigt. Der AquaRing bietet eine Lösung, indem er zum einen das Regenwasser sammelt – wozu mehrere Ringe offen ausgelegt werden –, und zum anderen die solare Wasserdesinfektion nutzt – jetzt mit geschlossenem Deckel –, um sauberes Trinkwasser zu liefern.

In geschlossenem Zustand lassen sich die Ringe auf eine Achse ziehen, für die es wiederum eine entsprechende Zuggabel gibt, sodaß die Nutzer das rollende Naß hinter sich herziehen können. Was auch einer der Wassertransportmethoden entspricht, die ich im Kapitel Muskelkraft präsentiere.

Die Designerinnen betonen, daß ihr Gerät auch die Anzahl der Kunststoff-Wasserflaschen verringern kann, die ständig auf den Deponien oder sonstwo in der Landschaft bzw. in den Meeren landen.

Jung Uk Park, Myeong Hoon Lee und Dae Youl Lee sind wiederum die Industriedesigner hinter dem genialen Wasseraufbereiter Life Sack, der im September 2010 in den Blogs vorgestellt wird.

Der Versand von Getreidespenden und anderen in Säcken verpackten Grundnahrungsmitteln für wohltätige Zwecke ist nicht ungewöhnlich. Warum sollte man diese 20 kg Säcke also nicht gleich so konstruieren, daß sie zur solaren Wasseraufbereitung verwendet werden können, sobald die Lebensmittel aufgebraucht sind?

Die Multifunktionsbehälter sind mit einem 15 nm dünnen Filtervlies ausgestattet und nutzen das Sodis-Prinzip aus UV-A-Strahlung und Wärme, um gefährliche Mikroorganismen und Bakterien im Wasser abzutöten. Besonders clever: Der Sack hat seitliche Halter, mit denen er für den einfachen Transport des Wassers von der Quelle bis nach Hause als Rucksack getragen werden kann.

Eine Variante, bei der auch Solarzellen zum Einsatz kommen, wird im November 2010 vorgestellt. Der Swater stammt von den Designern Chun Yen Tsao und Hsing-Tan Yang und soll das Sodis-Prinzip nutzen, um destilliertes Wasser zu erzeugen.

Der Strom der PV-Zellen wird genutzt, um zum einen eine Heizspirale zu betreiben, das den Verdampfungsvorgang beschleunigt, und zum anderen ein UV-Licht, welches das Waser desinfiziert. Im Vergleich zu den vorangegangenen Systemen klingt das allerdings ziemlich kompliziert, aufwendig und teuer.

Ebenfalls mit Solarzellen funktioniert der Wasser-Rucksack, den die 2010 gegründete Vertriebsgesellschaft Cleanaqua Blue UG mit Sitz in Bonn für 4.250 € anbietet. Der Cleanaqua Mobile wird insbesondere als autarke Versorgung für Trekking-Touren sowie für Rettungsmannschaften in Überschwemmungs-, Erdbeben- und Krisengebieten beworben.

Aus kontaminiertem und verschmutztem Wasser aus Brunnen, Zisternen, Bohrlöchern, Flüssen oder Seen kann er (pro Stunde?) 15 bis 25 Liter sauberes und hygienisch einwandfreies Trinkwasser bereitstellen. Die Technologie geht auf die seit 2009 bestehende RT-Roemer Technology Int. UG in Naumburg (Saale) zurück.

Für eine Leistung von 40 – 100 l/h bietet das Unternehmen die Trinkwasserversorgung Cleanaqua Survival an, die in Form einer autarken, kompakten Alu-Transportkiste mit einem großen Solarzellenpaneel im Deckel ausgestattet ist und 7.500 € kostet.

Weitere technische Details gibt es leider nicht. Die Firma ist übrigens Partner beim Projekt des Solar-Katamarans SolarWave, mit dem meine Freunde Heike Patzelt und Michael Köhler seit 2010 im Mittelmeer herumschippern (s.d.).

Im November 2010 präsentieren die beiden pensionierten 3M-Ingenieure Bob Nepper und Bill Stevenson ein solar betriebenes Pasteurisier-Gerät für die 3. Welt, das Wasser auf gut 70°C erhitzt.

Beide Erfinder sind schon seit langem Mitglieder den Solar Oven Society in Minneapolis. Für das neue Gerät wurde Stevenson von einer bestimmten Art von gewelltem Kunststoff inspiriert, der doppelwandig ist und aussieht wie aus Strohhalmen geformt.

Das sehr einfach aufgebaute Gerät besteht aus zwei Eimern, dem Pasteurisier, einem selbst gefertigten Thermostat und einigen Polyurethan-Schläuchen. Das Polypropylen-Kunststoff-Paneel ist schwarz lackiert, um so viel Strahlungsenergie wie möglich zu absorbieren.

Eine dünne Schicht aus transparentem Mylar über dem Paneel hält den Wind davon ab, die Strahlungswärme wegzuwehen, die auf einen darunter befindlichen Schaum übertragen wird, der die Temperatur hält. Das Gerät produziert 15 Liter pro Stunde Sonnenschein.

Im Dezember 2010 gewinnt ein Studententeam der University of Washington einen mit 40.000 $ dotierten Preis für ihre Idee, wie man die Nutzung der solaren Desinfektion noch sicherer machen kann. Ein Problem vieler Systeme ist nämlich, daß der Benutzer oft nicht weiß, wann er das Wasser endlich sicher trinken kann. Die Studierenden entwickelten deshalb aus äußerst einfachen Teilen eine günstig herstellbare Technik, mit der überprüft werden kann, ob das Wasser schon genügend desinfiziert ist.

Der Beschreibung zufolge scheint es sich um eine kleine Photozelle zu handeln, die registriert, wie viel Licht durch eine mit Wasser gefüllte Flasche dringt und wie viele Partikel das Licht behindern. Wenn genügend Partikel entfernt sind, zeigt ein Sensor, daß das Wasser jetzt trinkbar ist. Die für viele NGOs praktikable Lösung soll im Fall einer Massenproduktion knapp 3,40 $ pro Stück kosten.

Auch das Health Light des Designers Liu Yun soll in Katastrophensituationen helfen, verunreinigtes Wasser wieder trinkbar zu machen. Das benutzerfreundliche und technisch nicht aufwendige Gerät besteht aus zwei Teilen, von denen eines das Solarpaneel, ein LED-Ummantelung sowie einen Tragegriff beinhaltet, während das andere die Form eines langen Stockes hat, der ins Wasser gesteckt wird. Oben auf wird das erste Teil gesetzt, sobald die Anlage in Betrieb genommen werden soll.

In dem ‚Stock’ befindet sich auch eine Datenschnittstelle, denn das Health Light analysiert das Wasser und zeigt das Ergebnis durch die wechselnde Farbe der LEDs an, von rot über gelb zu grün – sobald das Wasser mittels einer nicht näher spezifizierten Apparatur ausreichend gereinigt ist.

Tatsächlich sehr einfach – und vermutlich auch wesentlich praktikabler – ist der Wasseraufbereiter Solarball des Designstudenten Jonathan Liow an der Monash University, der im März 2011 viel Presse bekommt. Er hat ihn entwickelt, um Menschen in Gebieten zu helfen, in denen sauberes Trinkwasser fehlt.

Wie auch die anderen hier beschriebenen Modelle absorbiert die Kugel Sonnenlicht, um Schmutzwasser zum Verdunsten zu bringen. Pro Tag können damit bis zu drei Liter sauberes Wasser erzeugt werden. Beim Australian Design Awards 2011 gehört der Solarball zu den Finalisten.

Ebenfalls im März 2011 berichtet die Nichtregierungsorganisation ZAHANA in Madagaskar, daß die solare Wasserpasteurisierung ein großer Erfolg bei Schulkindern in Fiarenana ist.

Diese verwenden einen von der Developing World Solar auf Hawaii gespendeten Solarpasteur als die im Moment einzige zuverlässige Möglichkeit, um in der Schule sicheres Trinkwasser zu erhalten. Hierfür müssen sie nur die Wasserflaschen in den Solarpasteur zu stellen und zu warten. Sobald das Wasser ausreichend abgekühlt ist, können die Schüler ihren Durst löschen.

Die NGO hatte bereits 2005 begonnen, die ländlichen Entwicklung, Bildung, Wiederaufforstung, Wiederbelebung der traditionellen madagassischen Medizin sowie die nachhaltige und umweltfreundliche Landwirtschaft zu fördern.

Im September 2011 stellt ein Forscherteam der Purdue University um die Professoren Ernest ,Chip’ R. Blatchley III und Bruce Applegate den Prototypen eines Wasserdesinfektionssystems vor, das die ultraviolette Strahlung der Sonne nutzt, um im Wasser befindliche Krankheitserreger abzutöten. Es ist für Gebiete gedacht, in denen der Zugang zu sauberem Wasser schwierig ist.

Die Umsetzung erfolgt durch Verstärkung und Konzentration der solaren UV-Strahlung, die in äquatorialen und äquatornahen Ländern reichlich vorhanden ist. Dabei pumpt das System kontinuierlich Wasser durch ein UV-durchlässiges Rohr, das auf einem Parabolspiegel angebracht ist. Ähnliche Wasserreiniger haben schon früher solare UV-Strahlen genutzt, aber das Purdue-Team möchte mit seinem Entwurf eine kostengünstigere Lösung bieten.

Der aus Holz gefertigte und mit Aluminiumfolie ausgekleidete parabolische Reflektor, der weniger als 100 $ kostet, wird auf dem Dach des Purdue Civil Engineering Building getestet, wobei die Tests mit nicht-pathogenen Mikroben durchgeführt werden. In Zukunft soll das Solar-UV-System auch gegen Krankheitserreger getestet werden. Zudem wollen es die Forscher automatisieren und Sensoren dafür bauen, um zu wissen, wie schnell das Wasser durch das System gepumpt werden sollte, je nachdem, wie sonnig es gerade ist. Und statt Aluminiumfolie könnte kostengünstiger metallisierter Kunststoff verwendet werden, der auch noch etwa doppelt so reflektierend ist.

Ein interessanter Artikel von Jürgen D. Henning vom April 2012 trägt den Titel ,Mit der Heat-Pipe-Still gegen Hunger und Durst in der Welt’ und beschreibt das Konzept einer fortschrittlichen Gewächshausdestille, bei der eine Heat-Pipe zum Einsatz kommt. Der Artikel ist hier im Archiv zu finden.

Ein weiterer Ansatz geht auf die 14-jährige Schülerin Deepika Kurup aus Nashua in New Hampshire zurück, die während eines Urlaubs im Heimatland ihrer Eltern Indien Kinder beobachtet, die aus dreckigen Pfützen Wasser trinken. Sobald sie wieder zu Hause ist, erfindet sie einen funktionstüchtigen und effizienten Trinkwasser-Filter der über Solar-Energie angetrieben wird.

Ihre Idee basiert auf der Verwendung einer photokatalytischen Verbindung aus Titandioxid (TiO₂) und Zinkoxid (ZnO), hohlen Glasmikrokugeln und Portlandzement. Damit können die Gesamtcoliforme, zu denen u.a. die Gattungen Citrobacter, Enterobacter, Escherichia und Klebsiella gehören, die als Indikatororganismen für die sanitäre Qualität von Wasser gelten, von 8.000 koloniebildenden Einheiten auf 50 reduziert werden. Darüber hinaus oxidiert das System Methylenblau schneller als herkömmliche solare Desinfektionsmethoden.

Bei dem US-Amerikanischen Wettbewerb Discovery Education 3M Young Scientist Challenge holt sich Kurup im Oktober 2012 den ersten, mit 25.000 € honorierten Preis für ihre Erfindung.

Drei Jahre später verbessert Kurup ihre Methode und entwickelt einen photokatalytischen Verbundstoff aus Sand, Titandioxid, Portlandzement und Silbernitrat, der nach der Filtration eine 98 %-ige Reduzierung der gesamtcoliformen Bakterien zeigt. Wird das gefilterte Wasser dann mit einer photokatalytischen Verbundscheibe dem Sonnenlicht ausgesetzt, führt dies zu einer 100 %-igen Inaktivierung der Bakterien in nur 15 Minuten. Damit wird sie die Gewinnerin des National Geographic Preises bei der Google Science Fair 2015. Später studiert sie an der Stanford School of Medicine.

Vermutlich auch aus dem Jahr 2012 stammt der Entwurf Skoon des Industriedesigners Say Chun Teh (o. Pang Teh Say Chun) und drei Partnern aus Melbourne, Australien. Es handelt sich um einen ergonomischen Rucksack zum Transport von Wasser, das automatisch gefiltert wird, während es über eine lange Strecke getragen wird - was Millionen Menschen in Afrika tun müssen, die täglich weit laufen müssen, nur um einen einzigen Behälter mit oftmals verunreinigtem Wasser zu holen.

Der Skoon besteht im Wesentlichen aus zwei abnehmbaren Komponenten: einem Wasserfüllbeutel und einer Wasserfilterkomponente mit Tragegurten und Verbindungsrohr. Der Reinigungsteil besteht aus einer Granulatsand-Kunststoff-Filterschicht, um die größeren Sedimente aufzufangen. Darüber hinaus wird die solare Wasserdesinfektion durch UV-Strahlen eingesetzt, indem ein prismatisches Lichtbeugungspaneel das Sonnenlicht auf die schwarze Bodenplatte des Wasserbehälters fokussiert.

Der 69 cm hohe und 27 cm breite Wasserreinigungsrucksack ist zudem so konzipiert, daß er den gesundheitlichen Problemen entgegenwirkt, die normalerweise durch das Tragen schwerer Lasten über einen langen Zeitraum entstehen. Die Geometrie des Rückenrahmens, der aus einem speziellen, leichten Polypropylenmaterial gefertigt ist, folgt der Krümmung der menschlichen Wirbelsäule und ermöglicht zusammen mit den Gurten eine gleichmäßige Verteilung der Last auf Schultern und Hüfte.

Eine wesentlich einfachere Version bildet der Solar Bag, der im August 2012 in den Blogs erscheint. Der von Ryan Lynch und Marcus Triest entwickelte Prototyp soll Menschen in aller Welt, die keinen Zugang zu sauberem Wasser haben, ermöglichen, sich mit einer Tasche zu versorgen, die die Kraft der Sonne nutzt, um Wasser zu reinigen.

Die Erfinder beziehen sich auf die SODIS-Methode und behaupten, daß der Solar Bag in der Lage sein wird, im Laufe von etwa sechs Stunden 9,4 Liter Wasser zu reinigen, wenn er mitgeführt wird. Es läßt sich jedoch nichts darüber finden, daß diese Solartasche tatsächlich hergestellt wurde.

Zwar taucht später eine (zusammen geschriebene) Firma SolarBag auf, die einen preisgekrönten, leichten Wasserbehälter anbietet, der durch Photokatalyse und ein patentrechtlich geschütztes Nanomesh Bakterien, Viren, Pestizide, Herbizide, Petrochemikalien usw. unschädlich macht, doch es ist nicht klar ersichtlich, ob dieser eine Weiterentwicklung des obigen Tasche darstellt.

Das einfache Teil aus transparentem Plastik hat ein Volumen von 3 Litern und soll seine Funktion an starken Sonnentagen in 2 - 3 Stunden erfüllen. Es wird unter dem gleichen Namen SolarBag für 59,99 $ vertrieben.

In diesem Zusammenhang soll hier auf ein ähnliches Produkt hingewiesen werden, das im Augst 2015 in den Blogs erscheint. Es handelt sich um einen Trinksack namens SOL Water, der gleichzeitig als Wasserreinigungsgerät dient und die Kraft der Sonne nutzt, um Mikroben im Wasser abzutöten. Dabei hilft die reflektierende Rückseite des Beutels, die die UV-Energie bündelt und zurück ins Wasser reflektiert. Zudem ist die Form des Beutels so berechnet, daß sie eine maximale Sonneneinstrahlung pro Volumen ermöglicht und gleichzeitig eine ergonomische und brauchbare Pack- und Trageform darstellt.

Ein SOL Water-Beutel soll seinen Inhalt in 3 - 24 Stunden Sonnenlicht reinigen, je nach Stärke der verfügbaren Strahlen. Es gibt jedoch keine Möglichkeit, die Intensität des Sonnenlichts zu messen, und der Beutel verfügt über keine Art von Indikator oder Test, um sicher sein zu können, daß das Wasser mikrobenfrei geworden ist. Dafür ist der Beutel mit den meisten tragbaren Wasserfiltern für Wanderungen kompatibel, so daß das Wasser gefiltert werden kann, während es in den den Beutel gefüllt wird.

Die Firma Tortoise Gear, ein in Kalifornien ansässiger Designer von Überlebensausrüstung, hinter dem das Ehepaar Angela und Eric Matthew Mccormick steht, startet eine Crowdfunding-Kampagne auf Kickstarter, um die Taschen in drei Größen zu produzieren: Der Survivalist, der für 3 $ angeboten wird, faßt einen Liter, genau wie der Day Tripper für 10 $, während der Backpacker mit Griff zwei Liter faßt und 20 $ kostet.

Der Zielbetrag der Kampagne von 23.000 $ wird klar überschritten, als 856 Unterstützer 32.276 $ aufbringen, um das Projekt zu finanzieren. Die Auslieferung beginnt im März 2016. Mit geringen Preisunterschieden sind die Produkte auch 2025 noch im Angebot.

Im März 2013 wird erstmals über das 2009 von Shimmy Zimels gegründete israelische Unternehmen SunDWater berichtet, das ein solarbetriebenes System entwickelt und 2011 zum Patent angemeldet hat, das verschmutztes Wasser in sauberes Trinkwasser umwandelt. Hierzu nutzt es Spiegel, die das  Sonnenlicht auf einen zentralen Vorratstank fokussieren, der schmutziges oder salziges Wasser bis zum Sieden erhitzt und in Dampf zu verwandelt, der dann als reines destilliertes Wasser in einen Vorratsbehälter zurückgeführt wird.

Mit dem Gerät, das wie eine Satellitenschüssel mit Spiegeln aussieht und der Sonne folgt, können alle Arten von Wasser verwendet werden, einschließlich Brackwasser, Abwasser und ,grauem’ Wasser aus Waschbecken und Duschen. Das Gerät ist mobil und kann schnell an praktisch jedem Ort aufgestellt werden, wobei sein Design auch skalierbare und anpaßbare Lösungen ermöglicht.

Die gegenwärtig entwickelte SunD-Einheit ist in der Lage, 250 Liter Wasser (andere Quellen: 400 Liter) pro 10 Stunden Sonnenlicht zu reinigen, an einer größeren Einheit, die bis zu 5.000 Liter pro Tag umwandeln kann, wird gearbeitet.

Im September 2016 wird gemeldet, daß das Unternehmen mit Sitz in Jerusalem jetzt zwei voll funktionsfähige Vorserienmodelle hat, die im Kibbutz Ketura in der Arava-Wüste Wasser reinigen. Die Hoffnung ist, das relativ wartungsarme System in kleinen Dörfern in Südamerika, Afrika und Asien zu vermarkten, am besten über Hilfsorganisationen. Weitere Informationen gibt es nicht, die Firma existiert inzwischen nicht mehr.

Im Mai folgt ein Solarkocher von Contemporary Energy, der sich perfekt fürs Camping oder ein Picknick eignet, um ohne Strom Wasser zu sterilisieren und heiße Getränke zuzubereiten.  Sobald man sich niedergelassen hat, wird der Ständer herausgeklappt, um den Kocher schräg zur Sonne auszurichten.

Über die ebenfalls ausklappbaren Reflektoren wird die Sonnenenergie in den Behälter des leichten, thermoskannenähnlichen Solar Kettle geleitet und das Wasser darin zum Kochen gebracht. Der Solarkocher kann auch nach Katastrophen eingesetzt werden, um aus geschmolzenem Schnee, Teichen oder Bächen und sogar aus Meerwasser trinkbares Wasser herzustellen. Inzwischen scheint es die Contemporary Energy aber nicht mehr zu geben.

Ebenfalls aus dem Jahr 2013 stammend ist das Konzept Purify Water Tent des chinesischen Designers Liu Zhuang erwähnenswert, der sich vor allem von dem immer gravierender werdenden Mangel an Wasserressourcen in den Trockengebieten Afrikas dazu inspirieren ließ.

Das Heranholen von Wasser ist dort mühsam und zeitaufwendig, und da es kein Wasserreinigungssystem gibt, sind die Menschen oft Schmutz, Bakterien und anderen giftigen Substanzen ausgesetzt.

Das Konzept versucht, dieses Problem zu lösen, wobei das Zelt sowohl als eine vorübergehende Unterkunft wie auch als Wasserreinigungsgerät dient das, das die Sonnenwärme nutzt, um Wasser durch Verdunstung und Kondensation trinkbar zu machen.

Der Benutzer kann das Wasser manuell durch die Rohre pumpen, die sich an den Seiten des Zeltes befinden. Oben gibt es einen Speicherkegel, in dem die Sonnenwärme den Reinigungsprozeß durch Verdunstung unterstützen kann. Das gereinigte Wasser gelangt später in ein Auslaßrohr für einen zweiten Reinigungsprozeß. Sauberes Wasser kann über einen Wasserhahn auf der anderen Seite des Zeltes entnommen werden.

Wie im Oktober 2013 gemeldet wird, hat das österreichische Sozialunternehmen Helioz GmbH mit Sitz in Wien, das das Ziel verfolgt, Menschen in Entwicklungs- und Schwellenländern mit einer innovativen Lösung zur Wasserdesinfektion den Zugang zu sauberem Trinkwasser zu ermöglichen, in den USA ein kostengünstiges solarbetriebenes UV-Meßgerät entwickeln lassen, das speziell für die Wasseraufbereitung auf Haushaltsebene gedacht ist.

Das Gerät namens WADI (Water Disinfection) wird neben eine Glas- oder PET-Flasche gelegt oder darauf gesteckt, die mit kontaminiertem Wasser befüllt und der Sonne ausgesetzt ist. Das Gerät erkennt die Intensität der wasserreinigenden UV-Strahlen, berechnet die Dauer des Desinfektionsprozesses und informiert die Nutzer mit einem Statusbalken und einem Smiley auf dem Display, sobald das Wasser trinkbar ist. Die Weltgesundheitsorganisation WHO testet das Verfahren und stuft es als wirksame Methode ein - die bald darauf zahlreiche Familien in Indien, Afrika und Südostasien mit sicher aufbereitetem Trinkwasser versorgt.

Die Helioz will als nächstes in Indien eine umfassende Studie über die Wirksamkeit von WADI bei der Verringerung von durch Wasser übertragenen Krankheiten in großem Maßstab durchführen und führt eine Crowdfunding-Kampagne auf Indiegogo durch, um Mittel für weitere Forschungsarbeiten zu sammeln. Statt der erhofften 100.000 € kommen aber nur 13.427 € zusammen, weshalb die mit mehreren Partnern geplante Untersuchung nicht durchgeführt werden kann.

im Juni 2021 ist die zwischenzeitlich bereits mehrfach ausgezeichnete Helioz auch Preisträger der Kategorie ,Innovation für Entwicklung’ beim Deutschen Unternehmenspreis für Entwicklung, der im Auftrag des Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung vergeben wird und mit 30.000 € dotiert ist.

Das Projekt Water4Climate von Helioz sollte als nächstes 50.000 Menschen im ländlichen Indien den Zugang zu sauberem Trinkwasser ermöglichen - läßt sich aber nicht bestätigen. Statt dessen können die Helioz GmbH sowie die Helioz Research & Development GmbH ihren laufenden Zahlungsverpflichtungen nicht mehr nachkommen und gehen im Juli 2023 in Konkurs.

Der nächste Bericht stammt vom März 2014 und betrifft eine Untersuchung der solaren Wasserdesinfektion durch einen Parabolrinnen-Konzentrator (Parabolic Trough Concentrator, PTC), die an der Schweizer Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (EAWAG) in Zusammenarbeit mit CeTAmb (Universität Brescia, Italien) und ADA Onlus (Italien) durchgeführt wurde (,Solar water disinfection by a Parabolic Trough Concentrator (PTC): flow-cytometric analysis of bacterial inactivation’).

Für die Studie wird ein innovativer solarer PTC-Wasserpasteur entwickelt, der an einem sonnigen Tag 66 Liter Trinkwasser produziert. Mit Hilfe der Durchflußzytometrie u.a. Analysemethoden wird anschließend die Anzahl und der Zustand der mikrobiellen Zellen nach der Behandlung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Pasteurisierungstemperatur von 87°C in der Lage ist, die Bakterienzellen im Trinkwasser zu inaktivieren: Nach der Pasteurisierung haben über 90 % der Zellen eine beschädigte Membran.

Im Juni folgen Meldungen über den Einsatz eines photovoltaisch betriebenen Filtersystems namens ROSI (Reverse Osmosis Solar Installation), das von den Professoren Andrea Schäfer und Bryce Richards am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt wurde, um verschmutztes Brackwasser in hochwertiges Trinkwasser umzuwandeln.

Das System kombiniert zwei Membranverfahren: Ultrafiltrationsmembranen mit Porengrößen von ca. 50 nm zur Entfernung von makromolekularen Substanzen, Partikeln, Bakterien und Viren, sowie die Nanofiltration und Umkehrosmose mit Porengrößen unter 1 nm zur Entfernung gelöster Moleküle.

Das ROSI-Wasserfiltersystem ist besonders effektiv bei der Reduzierung des Fluoridgehalts im Wasser und senkt diesen bei voller Sonneneinstrahlung unter den WHO-Richtwert von 1,5 mg/L. Insbesondere in Mdori in Tansania wo das System erfolgreich getestet wird, enthält das natürliche Quellwasser zu viel Salz und hat ein Fluoridgehalt von 60 µg pro Liter, das 40-fache dessen, was als sicher für den menschlichen Verzehr betrachtet wird.

ROSI ist so konzipiert, daß es robust und mobil ist und mit Solar- und/oder Windenergie betrieben werden kann. Eine Einheit kann etwa 50 Menschen mit hochwertigem Trinkwasser versorgen. Die Forscher suchen nun Unternehmen zur Unterstützung bei Fertigung, Installation und Betrieb der Anlagen in ländlichen Gebieten Tansanias.

Im Juli 2014 berichten Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT), daß sie aus vergleichsweise billigen Materialien eine schwammartige Substanz hergestellt haben, die mittels der Sonnenenergie Wasser in Dampf umwandelt, wobei das Sonnenlicht nur ein Hundertstel so hell sein muß wie bei dampfproduzierenden Solargeneratoren, die mit Strahlungskonzentratoren ausgestattet sind.

Das neue Material, das aus Graphitflocken besteht, die auf einem Bett aus Kohlenstoffschaum geschichtet sind, soll bis zu 85 % der empfangenen Sonnenenergie in Dampf umwandeln. In der Praxis bildet der geschaffene Verbund eine poröse, isolierende Materialstruktur, die auf Wasser schwimmt.

Bei ihren Experimenten finden die Wissenschaftler heraus, daß die beste Methode zur Maximierung der Wärmespeichereigenschaften in der obersten Schicht darin besteht, Graphit durch Kochen in der Mikrowelle zu exfolieren, d.h. das Material durch Erhitzen auszudehnen, so daß es an Volumen zunimmt und an Dichte verliert, wodurch es zu Blasenbildung und Quellung kommt. Das Ergebnis ist eine äußerst durchlässige Deckschicht, die die Absorption und Speicherung von Sonnenenergie maximiert.

Die untere Schicht aus Kohlenstoffschaum enthält Hunderte von winzigen Lufttaschen, die das Material auf der Wasseroberfläche schwimmen lassen und gleichzeitig eine Isolierung bieten, die verhindert, daß die Wärme an das darunter liegende Wasser abgegeben wird. Am wichtigsten für die Dampferzeugung ist, daß der Schaumstoff mit winzigen Poren durchsetzt ist, durch die das Wasser durch die Kapillarwirkung nach oben dringt.

Wenn das Sonnenlicht das Material erwärmt, entsteht ein Druckunterschied zwischen dem Schaum und der Luft, der Wasser durch den Kohlenstoff in die Graphitschicht zieht. Während das Wasser in den Graphit eindringt, wird es durch die auf das Material konzentrierte Hitze in Dampf umgewandelt.

Ein weiteres kostengünstiges Wasserreinigungssystem wird von den Maschinenbaustudenten Michael Watchman, Harrison Evans, Mark Padovan und Anthony Liew an der Universität von Adelaide entwickelt, wie im September 2014 berichtet wird. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Entwicklungsorganisation ChildFund Australia mit dem Ziel konzipiert, eine leicht anpaßbare und wartbare Lösung für die lokalen Gemeinschaften zu schaffen.

Das für abgelegene Gemeinden in Papua-Neuguinea gedachte System besteht aus einfachen und leicht zugänglichen Materialien wie Sperrholz, einem Glasrohr und leeren Chipspackungen, so daß die Kosten nur 67 AU$ betragen. Es funktioniert, indem Wasser durch ein Rohr fließt, das in einer reflektierenden parabolischen Struktur liegt. Diese lenkt das Sonnenlicht auf das Wasser und nutzt die UV-Strahlung zur Desinfektion.

Mit einer Kapazität von 40 Litern Wasser in vier Stunden bietet das System, das Dank seines modularen Aufbaus leicht erweitert werden kann, eine effiziente und erschwingliche Lösung für die Wasseraufbereitung, die Escherichia coli-Bakterien in weniger als 30 Minuten auf nicht nachweisbare Werte reduzieren kann und sich damit als ebenso effektiv erweist wie ein zuvor aus hochwertigen Materialien gebautes System. Für ihre Arbeit erhalten die Studenten den National Student Environmental Engineering and Sustainability Award der Engineers Australia’s Sustainable Engineering Society.

Im Dezember 2014 stellt die Firma Panasonic auf der Eco Products Fair in Tokio ein System vor, das bereits im August 2013 angekündigt worden war, und das Sonnenlicht und Photokatalysatoren nutzt, um verschmutztes Wasser mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit zu reinigen. Das Unternehmen hält für diese Entwicklung zehn japanische Patente und sechs Patente in Übersee.

Der Durchbruch liegt in der Fähigkeit des neuen Systems, das Titandioxid (TiO₂) zu binden, das unter ultraviolettem Licht reagiert. Eine der Schwierigkeiten, die mit diesem Photokatalysator verbunden sind, besteht darin, daß er, einmal im Wasser dispergiert, nur schwer wieder zu sammeln ist, da er in sehr feinen Partikeln vorliegt. Bei den bisherige Methoden zur Bindung von TiO₂ an größere Partikel ging dabei die aktive Oberfläche verloren.

Als Lösung hat die Firma einen Weg gefunden, das TiO₂ an ein anderes Partikel zu binden, und zwar an Zeolith - ein handelsübliches Adsorptionsmittel und Katalysator -, wodurch die Photokatalysatoren ihre aktive Oberfläche behalten. Außerdem erfordert die Methode keine chemischen Bindemittel, da die beiden Partikel durch elektrostatische Kraft miteinander verbunden sind.

Panasonic arbeitet nun mit einer Reihe von Institutionen in Indien zusammen, um das Produkt und seine Fähigkeiten zu testen. Nach Angaben des Unternehmens sind rund 70 % der indischen Bevölkerung auf Grundwasser angewiesen, das verschiedene Arten der Verschmutzung aufweist, von Rückständen von Agrochemikalien bis zu Metallen aus Ledergerbereien. Zudem soll eine kleine Version dieses Reinigungssystems entwickelt werden. Tatsächlich scheint jedoch nichts davon geschehen zu sein, aktuellere Infos sind jedenfalls nicht auffindbar.

Ein weiteres Design, das auf eine Parabolspiegel basiert, um sauberes Trinkwasser in abgelegenen Gebieten bereitzustellen, erscheint im Mai 2015. Es stammt von Hakan Gürsu und seinem Studio Designnobis, die uns in den verschiedenen Übersichten im Buch der Synergie schon mehrfach begegnet sind.

Das Parabosol ist ein tragbares Wasseraufbereitungssystem, dessen Spiegel das Wasser auf bis zu 400°C erhitzt und das zusätzlich Sand- und Kohlenstoffilter für eine umfassende Reinigung besitzt. Der Reinigungsprozeß umfaßt daher drei Stufen: Zunächst durchläuft das Wasser den Sandfilter, der grobe Partikel entfernt. Anschließend wird es durch ein Rohr innerhalb des fokussierenden Parabolspiegels geführt, wo die Hauptreinigung durch intensive Erhitzung stattfindet. Der entstehende Dampf kondensiert dann in einem Bronzerohr über einem Kohlefilter, der Gerüche und gelöste Gase aus dem Wasser entfernt.

Für den Einsatz besitzt das Parabosol-System mehrere Behälter: einen für das verunreinigte Wasser, einen für den Reinigungsprozeß und zwei für das trinkbar gemachte Wasser. Mit einer Kapazität von bis zu 170 Litern pro Anwendung bietet das System eine effektive Lösung für die Wasseraufbereitung in Regionen ohne Zugang zu konventionellen Reinigungsmethoden.

Die amerikanische Doktorandin Natasha Wright am Massachusetts Institute of Technology (MIT) wird im Juni 2015 mit einem solarbetriebenen Filter bekannt, der nicht nur Keime entfernt, sondern auch den Salzgehalt des Wassers senkt. Ihr war die Situation in Indien aufgefallen, wo es in vielen abgelegenen Dörfern keine zentrale Wasserversorgung gibt, weshalb zahlreiche Firmen Wasserfilter auf den Markt gebracht haben, die Wasser aus beinahe jeder Quelle aufbereiten und trinkbar machen können. Tatsächlich wurden diese Filter aber nur selten genutzt.

Der Grund dafür wurde lange übersehen: Das gefilterte Wasser ist zwar gesundheitlich unbedenklich, schmeckt aber schlicht nicht, wie Wright in ihren Gesprächen mit indischen Dorfbewohnern herausfindet - die bislang noch nie danach gefragt worden waren. Die Filter entfernen zwar Keime, senken aber nicht den Salzgehalt des Wassers, obwohl es bereits seit den 1950er Jahren entsprechende Techniken gibt.

Die Forscherin ergänzt daher einen gewöhnlichen Filter mit einer solchen Entsalzungsfunktion und ist so in der Lage, sauberes und zugleich auch gut schmeckendes Wasser zu produzieren. Es gibt bereits einige Großanlagen, die ähnliche Techniken zur Anwendung bringen, doch Wrights Projekt ist auf abgelegene Dörfer mit rund 5.000 Einwohnern ausgerichtet, die oftmals auch keine zentrale Stromversorgung besitzen - weshalb ihr neuer Wasserfilter mit Sonnenenergie betrieben wird, was auch die Betriebs- und Unterhaltskosten auf ein Minimum reduziert und  eine dezentrale Versorgung einzelner Dörfer ermöglicht.

In einem nächsten Schritt soll der solarbetriebene Prototyp versuchsweise in Haushalten außerhalb von Hyderabad installiert werden. Doch auch in diesem Fall läßt sich keine Bestätigung über weiterführende Aktivitäten finden.

Im Oktober 2015 berichten die Blogs über gleich zwei Systeme, um den Zugang zu sauberem Trinkwasser in Entwicklungsländern zu verbessern. Zum einen hat die Firma WaterStillar (o. AQUADANIA A/S) aus Dänemarkt ein Solardestillationssystem namens Water Works entwickelt, das aus fast jeder Quelle sauberes Trinkwasser gewinnen kann und als kostengünstiges, effizientes und modulares System konzipiert ist. Den Berichten zufolge sei das System erstmals 2004 entwickelt worden. Die Firma war 2002 von Tom Juul Andersen und Anders Brummerstedt gegründet worden.

Water Works funktioniert ähnlich wie der natürliche Wasserkreislauf, indem es Wasser erhitzt, bis es verdampft und dann kondensiert, um es von Verunreinigungen zu befreien. Hierzu wird das Wasser durch Schwerkraft aus einem oberen Tank in die Anlage geleitet, die vertikal in mehrere Abschnitte unterteilt ist. Im untersten Teil wird das Wasser durch Vakuumröhrenkollektoren erhitzt, verdampft und steigt auf, wonach der Dampf an einer Destillationsplatte zu sauberen Wassertröpfchen kondensiert, die dann gesammelt werden. Dabei verbraucht das System weder Strom noch Chemikalien.

Eine Standardanlage produziert 200 - 300 Liter sauberes Wasser pro Tag, kann aber auf bis zu 10.000 Liter skaliert werden. Bei ordnungsgemäßer Installation soll das System 20 Jahre lang halten und nur sehr wenig Wartung erfordern. Um die Wassersicherheit zu gewährleisten wird es fernüberwacht. Es besteht auch die Möglichkeit, die Anlage alternativ mit Photovoltaik oder Netzstrom zu versorgen.

WaterStillar plant, das System ohne Vorlaufkosten anzubieten, wobei Kunden vierteljährlich basierend auf dem Verbrauch zahlen. Demnach stehen bereits 80 Systeme in Lagern in Kopenhagen und Mexiko-Stadt zur Auslieferung bereit. Das Unternehmen sucht nun nach einem NGO-Partner für den Vertrieb. Später wird mit dem Modell WaterStillar Family ein kleineres System auf den Markt gebracht, das neben 200 Liter warmem Badewasser täglich auch noch bis zu 25 Liter destilliertes Wasser zur Verfügung stellt.

Bei dem zweiten solarbetriebenen Wasserreinigungssystem handelt es sich um eine ab 2012 von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) um Prof. Steven Dubowsky entwickelte Anlage, die inzwischen seit fast zwei Jahren mit großem Erfolg in dem mexikanischen Dorf La Mancalona im Einsatz ist, tief im Dschungel der Halbinsel Yucatan. Das MIT-Team hatte zuvor die Machbarkeit der Technologie im Labor und in der Praxis nachgewiesen.

Das System besteht aus zwei Solarpaneelen, deren Elektrizität eine Reihe von Pumpen antreibt, die das Wasser durch den als Umkehrosmose bezeichneten Ratifikationsprozeß durch halbporöse Membranen drücken, die das Wasser filtern und reinigen. Dabei verarbeitet die Anlage sowohl brackiges Brunnenwasser als auch gesammeltes Regenwasser und produziert täglich etwa 1.000 Liter sauberes Trinkwasser für die 450 Dorfbewohner.

Indem sie von den MIT-Forschern für den Betrieb und die Wartung des Systems geschult werden, lernen die Mitglieder der Gemeinde, von denen die meisten Subsistenzbauern sind, schnell, wie sie die Technik selbst bedienen und warten können. Die tägliche Wartung reicht vom Austausch der UV-Lampen und Filter über die Prüfung der Wasserqualität bis hin zum Austausch der Batterien.

Das Dorf hat aus dem System ein Geschäft gemacht und verkauft 20-Liter-Flaschen Wasser an die Bewohner für einen vereinbarten Preis von 5 Pesos, was weitaus billiger ist als die 50-Peso-Flaschen, die sie früher eine Stunde entfernt von der Anlage kaufen mußten. Das Dorf verdient 49.000 Pesos (ca. 3.600 $) pro Jahr mit diesem Geschäft, und ein Ausschuß legt einen Teil dieses Geldes für die Wartung des Systems beiseite, der Rest fließt zurück in die Gemeinde. Es ist auch geplant, Wasser an Touristen zu verkaufen, die die nahegelegenen Maya-Ruinen besuchen.

Weiter mit der solaren Wasseraufbereitung...