Neue Technologien sorgen für sauberes Wasser am Wasserhahn

Manchmal denken wir, dass die Bereitstellung von sauberem Wasser für Gemeinden eine Selbstverständlichkeit ist. Wir stellen jedoch fest, dass Cleantech-Innovationen absolut notwendig sind, um Gemeinden auf der ganzen Welt mit sauberem Trinkwasser zu versorgen.

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Der Zugang zu sauberem und sicherem Wasser ist für die menschliche Gesundheit und die Gesellschaft insgesamt von größter Bedeutung. Trinkwasserknappheit ist eine der problematischsten Krisen, mit denen die Welt heute konfrontiert ist; Obwohl Wasser eine der am häufigsten vorkommenden Ressourcen weltweit ist, gilt weniger als 1 % als sauberes Wasser, das für den menschlichen Gebrauch zur Verfügung steht. Klimawandel, Bevölkerungswachstum, alternde Infrastruktur und Urbanisierung sind zunehmend wichtige Schwankungen in der Wasserversorgung. Wassernutzer müssen sich auf neue sichere Wasserquellen verlassen, und es werden Cleantech-Innovatoren gesucht, die bisher unerprobte Aufbereitungstechnologien einsetzen.

Aufgrund des hohen Risikos der Belastung durch verschiedene Schadstoffe im Trinkwasser nimmt die Trinkwasseraufbereitung am Einsatzort (Point-of-Use, POU) rasch zu. Einer der größten Wachstumsfaktoren für den Markt für POU-Aufbereitungssysteme ist die wachsende menschliche Bevölkerung, die im Jahr 2030 voraussichtlich auf 8,6 Milliarden Menschen ansteigen wird. Dieses exponentielle Wachstum wird sicherlich eine größere Nachfrage nach POU auslösen, da sauberes Wasser knapper wird.

Zu den POU-Behandlungstechnologien gehören mittlerweile verschiedene Kombinationen aus gewickelten Sedimentfiltern, Aktivkohle, modifiziertem Kohlenstoff, Ionenaustausch- und Redox-Medienfiltern, Umkehrosmosemembranen, UV-Lampen, auf Nanotechnologie basierenden Lösungen, UV- und UF-Behandlungskombinationen sowie organischen und biologisch abbaubaren Filtern Lösungen.

Viele dieser Technologien haben sich bewährt, sind in hohem Maße kommerzialisiert und kosteneffektiv. Von Interesse sind auch fortgeschrittene Oxidationsprozesse, bei denen es sich um chemische Oxidationsprozesse handelt, die leistungsstarke vorübergehende Spezies wie Hydroxylradikale und Sulfatradikale nutzen, da sie mithilfe von Sonnenenergie, elektrischer Energie, Schallenergie und anderen Quellen aus Wasser erzeugt werden können.

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts erklärte die Weltgesundheitsorganisation: „Wasser, das in das Verteilungssystem gelangt, muss mikrobiologisch sicher und idealerweise auch biologisch stabil sein.“ Unter biologischer Stabilität von Trinkwasser versteht man das Konzept, den Verbrauchern am Wasserhahn Trinkwasser mit der gleichen mikrobiellen Qualität wie in einer Wasseraufbereitungsanlage bereitzustellen. Allerdings kann es bei der Verteilung in Wasserleitungen und Gebäudeinstallationen zu unkontrolliertem Wachstum von Bakterien kommen, was zu Problemen führen kann:

Wie steuern Experten für sicheres Wasser die mikrobielle Gemeinschaft des Wassers in einen Zustand, der gegen das Eindringen und/oder Wachstum unerwünschter Mikroorganismen resistent ist und während der Verteilung kein übermäßiges Nachwachsen zeigt? Um biostabil zu werden, sollte Trinkwasser im Vergleich zu den verfügbaren wachstumsbegrenzenden Faktoren eine relativ große Menge an Bakterien enthalten. Sowohl die Qualität des Quellwassers als auch die Wasseraufbereitung sind entscheidend für die Herstellung von biostabilem Trinkwasser. Um biostabiles Wasser zu erhalten, müssen zwei Hauptbedingungen erfüllt sein.

Ein interessanter Ansatz zur Entfernung von Nährstoffen und Mikroorganismen auf extrem niedrige Werte am Ende des Behandlungsstrangs ist die Umkehrosmose (RO). RO ist eine aufstrebende Technologie, die Bakterien und Nährstoffe physikalisch zurückhält, indem sie die Wassermoleküle unter hohem Druck über eine Membran drückt.

Biofiltration – Aktivkohlefiltration – wird häufig nach einer physikalisch-chemischen Behandlung angewendet, um ein erneutes Wachstum im Verteilungsnetz zu verhindern und Spuren von Schadstoffen zu entfernen. Dieser Behandlungsschritt ist für die Gewinnung biostabilen Trinkwassers von entscheidender Bedeutung, da die Nährstoffe durch eine Kombination aus Adsorption und kontrolliertem Mikrobenwachstum auf dem Filter entfernt werden.

Da es im Verteilungssystem zu einer Verschlechterung der Wasserqualität kommen kann, könnte eine Lösung in der weit verbreiteten Implementierung einer Point-of-Entry-Wasseraufbereitung (Point-of-Entry, POE) bestehen, bei der ein System am Hauptwassereinlass eines Haushalts oder Gebäudes vor den Wasserhähnen, Wasserhähnen usw. des Gebäudes installiert wird. oder andere spezielle Steckdosen zur Ausgabe von Wasser zum Trinken, Kochen und Baden. Typische POU-Systeme enthalten Wasseraufbereitungstechnologien wie Medienfiltration, RO-Membranen, UV-Desinfektion und Remineralisierung.

Ein in Dhaka arbeitender Postdoktorand erkannte, dass eine automatische Desinfektion am Wasserhahn von Vorteil sein würde, um Trinkwasser sicher zu machen. Damals erforderten die meisten Technologien zur Wasseraufbereitung eine zuverlässige Stromquelle und eine konstante Wasserversorgung, und diese Zugangspunkte fehlten den meisten Gemeinden mit niedrigem Einkommen.

Warum ist eine Aufbereitungsanlage, die Trinkwasser über ein Rohrleitungssystem verteilt, in vielen dieser Gemeinden nicht effektiv?

Amy Dickering und ihr Team kamen zu dem Schluss, dass die automatisierte Desinfektion das Wasser in Gemeinden sterilisieren könnte, in denen viele Krankheiten im Umlauf sind und in denen kein Zugang zu sauberem Wasser oder sanitären Anlagen besteht.

Betreten Sie den Venturi, der automatisch flüssiges Chlor an der Stelle abgibt, an der Benutzer Wasser sammeln. Dies ist normalerweise ein Wasserhahn, der an ein Leitungssystem oder einen Lagertank angeschlossen ist. Es benötigt weder Strom noch bewegliche Teile. Das Forschungsteam hat den Venturi in Laboren und an Feldstandorten in Bangladesch und Kenia getestet, unter anderem an kommunalen Wasserhähnen, Krankenhäusern und Gesundheitskliniken. Bisher haben sie Unternehmen, die Wasser an Kunden in und um Kisumu, Kenia, verkaufen, für das Gerät interessiert.

Da sie die gesundheitlichen Vorteile dieser Technologie auch in bestimmten Umgebungen testen möchten, haben sie sich mit CARE, einer internationalen humanitären Hilfsorganisation, zusammengetan, um herauszufinden, ob der Venturi in Krankenhäusern und Kliniken im Westen Kenias zuverlässig funktionieren kann. Die Tests werden die Auswirkungen auf das wirkliche Leben bestimmen.

Technikfreaks da draußen werden die Ableitung von „Venturi“ erkennen. Der Venturi-Effekt ist das Phänomen, das auftritt, wenn eine Flüssigkeit, die durch ein Rohr fließt, durch einen engen Abschnitt gezwungen wird, was zu einem Druckabfall und einem Geschwindigkeitsanstieg führt. Der Effekt wird mathematisch durch die Bernoulli-Gleichung beschrieben und kann sowohl in der Natur als auch in der Industrie beobachtet werden. Viele Industrieanwendungen verlassen sich auf diesen Effekt, da sie in der Lage sein müssen, die Reaktion einer Flüssigkeit vorherzusagen, wenn sie durch verengte Rohrleitungen fließt.

Laut einem Marktbericht aus dem Jahr 2022 besteht die größte Herausforderung für die Cleantech-Unternehmen, die sich auf die Verbesserung des Trinkwassers konzentrieren, in der unterschiedlichen Qualität des in einem weiten geografischen Gebiet verfügbaren Wassers. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Wasser unterscheiden sich von Ort zu Ort, beispielsweise durch Schwermetallbelastung oder hartes und weiches Wasser. Das bedeutet, dass die Hauptakteure entweder eine universelle Wasseraufbereitungslösung oder spezielle Aufbereitungslösungen für bestimmte geografische Gebiete entwickeln müssen.

Eine weitere große Herausforderung für den Markt für POU-Wasseraufbereitungssysteme ist die weite Verbreitung von Herstellern von Flaschen für gereinigtes Wasser, die auch zur Lösung des Problems von nicht nachhaltigem und giftigem Trinkwasser beitragen. Orte wie Flint, Michigan haben ein verschärftes Problem der Bleiverunreinigung im Trinkwasser. Aus Sicht der betroffenen Bürger scheint daher Wasser in Flaschen im Vergleich zu POU-Wasseraufbereitungssystemen die sicherere Option zu sein.

Es hilft, dass MIT-Forscher eine tragbare Entsalzungseinheit entwickelt haben, die weniger als 10 Kilogramm wiegt und Partikel und Salze entfernen kann, um Trinkwasser zu erzeugen. Auch andere Innovatoren sind am Werk und nutzen anerkannte Praktiken in Kombination mit innovativen Technologien, um die drohende Trinkwasserkrise auf dem Planeten zu lösen. Wenn Sie einen glaubwürdigen Clean-Tech-Innovator kennen, dessen Schwerpunkt auf sauberem Wasser am Wasserhahn liegt, teilen Sie ihn im Kommentarbereich unten mit.

Carolyn Fortuna (sie, sie), Ph.D., ist Autorin, Forscherin und Pädagogin mit einem lebenslangen Engagement für Ökogerechtigkeit. Carolyn hat Auszeichnungen von der Anti-Defamation League, der International Literacy Association und der Leavy Foundation gewonnen. Carolyn ist eine Kleininvestorin von Tesla. Bitte folgen Sie Carolyn auf Twitter und Facebook.

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