Ein Forschungsteam der Universität von Kalifornien, Riverside, hat eine neue Entdeckung im Bereich der solarbetriebenen Meerwasserentsalzung gemacht. Diese Technologie soll die Abhängigkeit von herkömmlichen, energieintensiven Meerwasseraufbereitungsverfahren verringern. Unter der Leitung von Professor Luat Vuong (Maschinenbau) konnte das Team erstmals nachweisen, dass ultraviolettes Licht eines bestimmten Frequenzbandes die chemischen Bindungen zwischen Salz und Wasser effektiv trennen kann.

„Unseres Wissens hat bisher noch niemand vorgeschlagen, tiefe Ultraviolettkanäle zur Meerwasserentsalzung einzusetzen“, sagte Vuong. „Ultraviolettes Licht mit Wellenlängen im Bereich von 300–400 Nanometern wird häufig zur Desinfektion verwendet, tiefe Ultraviolettkanäle mit Wellenlängen um 200 Nanometer sind jedoch kaum erforscht. Wir könnten die Ersten sein, die sich eingehend mit der Anwendung dieser Technologie zur Meerwasserentsalzung auseinandersetzen.“ Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *ACS Applied Materials & Interfaces* veröffentlicht.

Das Forschungsteam nutzte Aluminiumnitrid-Keramik zur Herstellung der Lampendochtstruktur und erreichte so die Trennung von Salz und Wasser durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einer bestimmten Wellenlänge. Im Gegensatz zu herkömmlichen solaren Entsalzungstechnologien, die auf dunkle Materialien zur Wärmeabsorption und zum Sieden der Sole angewiesen sind, erzielt dieses Verfahren die Verdunstung ohne Erhitzen der Flüssigkeit. Experimentelle Daten zeigten, dass die Verdunstungsrate der Sole unter UV-Lichtbestrahlung deutlich höher war als in der Kontrollgruppe, die mit Dunkelheit oder rotem, gelbem und infrarotem Licht bestrahlt wurde.

Vuong erklärte: „Aufgrund seiner Kristallstruktur eignet sich Aluminiumnitrid hervorragend zur Emission von ultraviolettem Licht.“ Dieses Material kann einen „Photonen-Upkonversionsprozess“ auslösen, bei dem niederenergetische Photonen zu hochenergetischen Photonen kombiniert werden, die somit genügend Energie besitzen, um die chemischen Bindungen in der Salzlösung aufzubrechen. Lässt sich die Wärmeentwicklung in diesem Prozess effektiv steuern, eröffnet dies einen neuen technologischen Weg zur Realisierung der nicht-photothermischen solaren Meerwasserentsalzung.

Diese solarbetriebene Meerwasserentsalzungstechnologie kann nicht nur Umkehrosmoseanlagen mit Hochdruckpumpen ersetzen, sondern auch konzentrierte Umkehrosmose-Sole aufbereiten und so deren Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme reduzieren. Das Forschungsteam weist darauf hin, dass die Technologieprinzipien auch auf Anwendungsbereiche wie Abfallwirtschaft und Rohstoffgewinnung übertragen werden können.

„Andere Materialien erzielen möglicherweise denselben Effekt, aber Aluminiumnitrid ist praktischer. Es ist kostengünstig, leicht verfügbar, ungiftig, stark hydrophil und langlebig“, fügte Vuong hinzu. Das Forschungsteam arbeitet derzeit an der Systemarchitektur und der Optimierung des Herstellungsprozesses, um diese solarbetriebene Meerwasserentsalzungstechnologie für die praktische Anwendung weiterzuentwickeln.

Weitere Informationen: Navindra Singh et al., „Spectroscopically Selective Interfaces and Materials for Non-Photothermal Lrine Evaporation: A Case Study of White Ceramic Cores“, ACS Applied Materials & Interfaces (2025). Zeitschrifteninformationen: ACS Applied Materials & Interfaces