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Wissen & Umwelt

Nanoporen für sauberes Trinkwasser

Nach Naturkatastrophen fehlt es oft an sauberem Wasser. In solchen Fällen soll ein neuer Wasserfilter helfen, der sogar zu Fuß in ein Katastrophengebiet transportiert werden kann.

Ein Mann trägt einen Wasserrucksack (Foto: Universität Kassel/ FG SWW)

Jede Menge sauberes Wasser auf dem Rücken

Nach der Flutkatastrophe in Pakistan im Juli dieses Jahres hatten die Hilfsorganisationen ein großes Problem: In dem bergigen Land waren viele Menschen von der Außenwelt abgeschnitten. Straßen waren von Schlammlawinen zerstört und die Katastrophenhelfer konnten mit ihren großen Transportern die abgelegenen, aber gerade am schwersten betroffenen Gebiete in den Vorgebirgen des Himalaya nicht erreichen. Die riesigen Wasseraufbereitungsanlagen, die sie im Gepäck hatten, waren in diesem Fall nutzlos. Wissenschaftler haben hierfür eine Lösung gefunden: ein mobiler Wasserfilter in Rucksackform.

Ein großer, blauer Mülleimer

Paul, wie die Wissenschaftler den Wasserfilter getauft haben, ist ein blauer Kasten mit Rucksackträgern auf der Rückseite. Katastrophenhelfer können mit diesem Wasserrucksack wie Trekkingtouristen in abgelegene Gebiete vordringen, fernab von jedem Flugplatz und jeder Straße.

Wasserrucksack Provisorium Chile (Foto: Universität Kassel/ FG SWW)

Der Prototyp des Wasserrucksacks

Erfunden hat den Wasserrucksack Franz-Bernd Frechen vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft an der Universität Kassel. Seit nunmehr zehn Jahren forscht er mit seinen Studenten an dem tragbaren Wasserfilter. Er verbesserte die Technik und verkleinerte die ursprünglich in großen, runden Tonnen untergebrachte Technik auf ihre heutige Form: einen hüfthohen Kasten, der eher einem zu groß geratenen Mülleimer ähnelt als einem Gerät, das tausenden Menschen das Leben retten soll.

Kinderleichte Handhabung

Die Bedienung des Rucksacks ist denkbar einfach: In den Deckel wird verschmutztes Wasser eingefüllt, an einem Hahn weiter unten kann man ein paar Sekunden später sauberes Wasser entnehmen. Möglich macht das eine bewährte Technik, die unter anderem in Kläranlagen eingesetzt wird: In ein Kunststoffraster im Inneren des Wasserrucksacks sind weiße Folien eingespannt. Die Filter haben eine Struktur, die der eines Schwamms ähnelt, aber mit weitaus feineren Poren. Nur 100 Nanometer messen sie, das ist so fein, dass Wasser durchsickern kann, gefährliche Stoffe halten sie dagegen zurück. Zum Beispiel können die mehr als dreimal so großen Cholera-Bakterien den Filter nicht passieren.

Porträt von Franz-Bernd Frechen, dem Entwickler des Waserrucksacks (Foto: Universität Kassel/ FG SWW)

Tüftler und Erfinder: Franz-Bernd Frechen

Problematischer sind die weitaus kleineren Viren. Diese teils nur wenige Nanometer großen Krankheitserreger könnten den Filter eigentlich problemlos passieren. Allerdings reisen viele von ihnen quasi "huckepack" auf größeren Partikeln oder Bakterien und werden deshalb vom Filter ebenfalls aufgehalten. Das versichert auch Frechen.

Alle Viren hält der Wasserrucksack aber trotzdem nicht zurück. Dafür müssten die Wissenschaftler eine noch feinere Membran verwenden und es wäre ein noch größerer Druck nötig, um das Wasser durch den Filter zu pressen. "Das bekommen wir mit einer 80-Zentimeter-Wassersäule nicht hin", sagt Frechen.

Rund 1200 Liter kann ein Wasserrucksack pro Tag filtern und damit Trinkwasser für etwa 200 Menschen liefern. Kein Vergleich zu den riesigen Wasseraufbereitungsanlagen der Hilfsorganisationen, die ganze Kleinstädte mit Wasser versorgen können, aber dafür ist der Wasserrucksack ideal für die verwinkelten, abgelegenen Bergregionen Pakistans.

Neutrale Anleitung ohne Diskriminierung

Besonderes Augenmerk haben die Wissenschaftler von der Uni Kassel auf die Bedienung des Wasserrucksacks gelegt. Möglichst einfach sollte sie sein, damit Einheimische das Gerät auch selbst bedienen können. Vier einfache Bilder auf dem Deckel erklären, wie der Wasserrucksack zu benutzen ist: Wasser schöpfen, oben einfüllen, unten entnehmen, trinken.

Erklärpiktogramme auf einem Wasserrucksack (Foto: Universität Kassel/ FG SWW)

So funktioniert der Wasserrucksack

Ein Grafiker entwarf die Piktogramme so, dass sich jeder von ihnen angesprochen fühlen soll. "Man sieht einen Menschen, der weder schwarz noch weiß ist. Man kann auch nicht erkennen, ob diese Person, die das saubere Wasser trinkt, beispielsweise Frau oder Mann ist", sagt Frechen. Das sei wichtig, damit in manchen Kulturkreisen nicht nur Männer das Gerät benutzen dürfen. Niemand soll sich diskriminiert fühlen, daher haben die Wissenschaftler die Hautfarbe der dargestellten Person in der zweiten Version der Anleitung von weiß in ein neutrales Grau geändert.

Im normalen Betrieb muss man den Rucksack auch nicht reinigen. Das erledigen die Bakterien, die der Nanofilter eiegntlich nur aufhalten soll: "Diese Bakterien sind in der Deckschicht aktiv, so wie ein Regenwurm in der Gartenerde", erklärt Frechen. Die Bakterien bauen die Schlammschicht an der Filteroberfläche selbständig ab, gelegentliches Durchspülen mit sauberem Wasser genügt.

Weitere Überzeugungsarbeit nötig

Wasserrucksack Pilotanlagen (Foto: Universität Kassel/ FG SWW)

Wasserrucksack Pilotanlagen

Während die Kasseler Wissenschaftler von ihrer Erfindung begeistert sind, sind Hilfsorganisationen noch skeptisch. "In einer flächenmäßigen Versorgung von Tausenden Menschen reicht die Kapazität nicht aus", kritisiert Hans-Joachim Gerhold vom Technischen Hilfswerk den Wasserrucksack. Allerdings sieht er das Potential des Wasserrucksacks darin, die eigenen Hilfskräfte in einer Krisenregion mit sauberem Trinkwasser zu versorgen.

Eine deutliche Absage habe er von einer anderen deutschen Bundesbehörde bekommen, erzählt Franz-Bernd Frechen. In einem freundlichen Brief habe diese mitgeteilt, der Wasserrucksack würde diversen Richtlinien nicht genügen. Für Frechen ist das pure deutsche Bürokratie: "Wenn der Autor dieses Briefes in Indien im Urlaub ist und in dieser Region eine Naturkatastrophe passiert, dann wird auch er das gefilterte Wasser trinken - egal, ob da ein Zertifikat vorliegt oder nicht."

Im Ausland hat der Wasserrucksack jetzt die Chance, sich zu bewähren. 28 Stück des jeweils etwa 1000 Euro teuren Rucksacks hat das Kasseler Institut inzwischen nach Pakistan geschickt. Wenn alles klappt, könnten sie dort Tausenden Menschen das Leben retten.

Autor: Philip Artelt
Redaktion: Nicole Scherschun

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