de.wedoany.com-Bericht: Ein internationales Forschungsteam hat ein kleines, selbstversorgendes Wasserreinigungssystem als kostengünstige, tragbare Wasseraufbereitungslösung entwickelt.

Das Projekt wird von der Yonsei University in Südkorea geleitet, unter Beteiligung des Korea Institute of Science and Technology, der University of Bath und der Renmin University of China. Die Forscher entwickelten einen Wasserreiniger, der in natürliche Gewässer eingesetzt werden kann und durch natürliche Bewegungen aktiviert wird.

Diese „All-in-One"-Schwimmkartusche ist für die dezentrale Wasseraufbereitung konzipiert und benötigt weder Batterien noch chemische Zusätze. Aufbauend auf früheren Forschungen der Yonsei University untersuchte das Team unter der Leitung von Professor Sang-Woo Kim, wie alltägliche menschliche Bewegungen als Desinfektionsmechanismus genutzt werden können.

Die Projektmitglieder Min Jae Park und Dong-Min Lee erklärten, dass das System als ergänzendes Werkzeug zur zentralen Wasseraufbereitungs-infrastruktur dienen soll, insbesondere in Szenarien wie Naturkatastrophen oder abgelegenen Feldeinsätzen, in denen diese Infrastruktur nicht verfügbar ist.

Die Kartusche vereint sowohl Detektions- als auch Desinfektionsfunktionen. Im ersten Schritt wird durch manuelles Schütteln Wasserbewegung erzeugt, die mittels elektromagnetischer Induktion einen Magneten in einer Spule antreibt und Strom für den TDS-Sensor (Total Dissolved Solids) und das Bluetooth-Modul liefert. Diese Komponenten messen chemische Schadstoffe im Wasser und senden die Daten an eine Benutzeroberfläche (Smartphone oder Smartwatch). Liegt der TDS-Wert unter 250 mg, starten die Daten den zweiten Schritt – die Desinfektion. Bei Bewegung der Kartusche entstehen an der Grenzfläche zwischen Wasser und dielektrischem Gehäuse elektrostatische Ladungen, die in der Nähe von Polypyrrol-Nanostäben auf der Kartuschenoberfläche verbleiben und durch lokale elektrische Felder Bakterien und Viren mittels Elektroporation inaktivieren.

Park und Lee erklärten, dass das System verschiedene Bewegungsformen mit unterschiedlichen Funktionsanforderungen kombiniert. Schnelles manuelles Schütteln liefert den hohen Strom, der für Sensorik und drahtlose Übertragung erforderlich ist, während sanfte, niederfrequente Bewegungen eine kontinuierliche elektrostatische Ladung für die Desinfektion bereitstellen. Dieses Design ermöglicht die Integration von Detektion und Behandlung auf einer selbstversorgenden Plattform.

Die Forscher fanden heraus, dass die Kartusche E. coli, MS2 und Bacillus subtilis abtöten kann. In Haltbarkeitstests stellte das Team fest, dass die Kartusche in weniger als einer Stunde 4 Liter Flusswasser reinigen kann.

Die Forscher gaben an, dass die größte Herausforderung darin besteht, Funktionalität und Einfachheit in Einklang zu bringen: Es werden mehr Sensoren benötigt, um die Leistungsfähigkeit zu erhöhen, während gleichzeitig die Kosten pro Kartusche so niedrig wie möglich gehalten werden sollen. Eine einzelne Kartusche kostet 25 US-Dollar, und das Team schätzt, dass die Kosten bei einer Skalierung der Technologie noch niedriger sein könnten. Sie erklärten, dass das Ziel darin besteht, das System einfach genug für den Einsatz vor Ort zu gestalten und die drei grundlegenden Funktionen Sensorik, Kommunikation und Desinfektion bereitzustellen.