Sonnenlicht nutzen, um Wasser zu reinigen

Auch wenn sich die Methode noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet, kann Titandioxid schon jetzt dazu genutzt werden, Wasseraufbereitungsprozesse zu beschleunigen und so möglicherweise Milliarden von Leben zu retten.

Drei von zehn Menschen weltweit – das heißt insgesamt 2,1 Milliarden Menschen – haben laut einem aktuellen Bericht der Weltgesundheitsorganisation (WHO) in ihrem eigenen Heim keinen Zugang zu sicherem, sauberem Trinkwasser.

Diesen Menschen Zugang zu sauberem Wasser zu ermöglichen, ist oft sehr schwierig, da vor Ort kaum Infrastruktur vorhanden ist, aber neue Entwicklungen in der Chemie helfen, den Weg zu bereiten.

Wasseraufbereitung

Es klingt unglaublich, aber Sonnenlicht kann Wasser tatsächlich auf natürliche Weise reinigen. Wird Wasser für einen gewissen Zeitraum (etwa 24 Stunden) direktem Sonnenlicht ausgesetzt, tötet die Strahlung der Sonne die Mikroorganismen ab, die das Wasser verunreinigen.

Allerdings dauert dieser Prozess sehr lange und funktioniert nur, wenn das Wasser klar ist und nicht durch Schmutz getrübt wird, da das Sonnenlicht die Mikroorganismen sonst nicht erreicht.

Aber es gibt eine neue Lösung, die diesen Prozess erheblich beschleunigen kann: Photokatalysatoren wie z. B. Titandioxid (TiO2).

Dank seiner starken photokatalytischen Eigenschaften kann Titandioxid dazu genutzt werden, die Mikroorganismen im Wasser schneller mit Sonnenlicht abzutöten. Das bedeutet: Sauberes Trinkwasser kann in einem Bruchteil der Zeit produziert werden, die auf natürliche Weise benötigt würde.

Beschichtet man einen durchsichtigen Wasserbehälter sehr dünn mit TiO2, kann das den Desinfektionsprozess durch die Sonne beschleunigen. Organische Moleküle und Mikroorganismen werden zerstört, weil das TiO2 hochreaktive freie Hydroxyl-Radikale im Wasser bildet, die Unreinheiten zersetzen. Die freien Radikale lösen sich schnell wieder auf und sorgen so für sicheres Trinkwasser.

Diese Technologie befindet sich zwar noch in der Testphase, aber eine Forschungsarbeit beschäftigte sich 2012 mit den verschiedenen Eigenschaften von Titandioxid für die Aufbereitung von Wasser. Das Forscherteam von der Polytechnischen Universität Tomsk in Russland fand heraus, dass Titandioxid in Pulverform am besten für die Wasseraufbereitung geeignet ist, wenn es in einer Lauge hergestellt wurde.

Desinfektion von Oberflächen

Natürlich würde es unsere Welt radikal verändern, wenn wir in der Lage wären, schnell große Mengen von sauberem Trinkwasser herzustellen. Aber die photokatalytischen Eigenschaften von Titanoxid könnten sogar noch ein weiteres globales Problem bekämpfen: die Verbreitung von Krankheiten aufgrund mangelnder Hygiene.

Eine 2016 veröffentlichte wissenschaftliche Studie beschreibt, dass Titandioxidpulver in Kombination mit Sonnenlicht dazu genutzt werden kann, schädliche Bakterien wie E. coli und Staphylococcus aureus abzutöten, die häufig Menschen befallen und potenziell tödliche Krankheiten auslösen können.

„Diese antibakteriellen Oberflächen könnten in Krankenhäusern, für Essgeschirr und in der Baubranche genutzt werden, aber auch für die Umweltsanierung, wo die Abtötung von Bakterien erforderlich ist, um die Sicherheit und Gesundheit von Mensch und Umwelt zu gewährleisten“, erklärt Changseok Han von der US-Umweltschutzbehörde (US Environmental Protection Agency), der selbst an der Studie mitgearbeitet hat.

Da der Prozess nur wenig Energieaufwand erfordert und Titandioxid nicht giftig ist, bietet diese Vorgehensweise eine sichere und kostengünstige Methode für die Desinfektion von Oberflächen, was besonders für die ärmsten und am stärksten gefährdeten Gemeinschaften auf der Erde wichtig ist.

Die Zukunft

Die Technologie steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber die Photokatalyse mit Titandioxid wird weiterhin getestet, um genau zu erforschen, welches Potenzial sie für Wasseraufbereitung und Desinfektion bietet. Noch kann also niemand sagen, was für einen unglaublichen, lebensverändernden Effekt diese Technologie für die Menschen haben könnte, die es am dringendsten benötigen.

Dr. Tedros Adhanom Ghebreyesus, Generaldirektor der WHO, sagt hierzu: „Sicheres Trinkwasser, sanitäre Einrichtungen und Hygiene sollten nicht allein reichen Menschen und urbanen Zentren vorbehalten sein. Sie bilden die Grundvoraussetzung für menschliche Gesundheit und alle Länder der Welt sind dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass sie für alle Menschen zugänglich sind.“

Wenn die photokatalytischen Eigenschaften von TiO2 sinnvoll genutzt werden, bleibt der Zugang zu sicherem Trinkwasser für alle wohl nicht länger Zukunftsmusik.