Preiswertes Frischwasser
Aquaporine: bionische Filtermethode revolutioniert die Wasserwirtschaft
Herkömmliche Verfahren zur Wasseraufbereitung sind sehr energieintensiv. Abhilfe versprechen Biomembranen, die der Däne Peter Holme Jensen mit seinem Team in Dänemark entwickelt hat: nach dem Vorbild natürlich vorkommender Reinigungsproteine, der „Aquaporine“, bieten diese Wasserfilter ein energiesparendes Verfahren zur industriellen Herstellung von absolut reinem Wasser.
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Bei der herkömmlichen Wasseraufbereitung wird Rohwasser unter hohem Druck durch immer feinporigere Filter geleitet. Dieses Verfahren benötigt sehr viel Energie und wird zusätzlich dadurch verkompliziert, dass die Poren verstopfen können. Peter Holme Jensen hat den in den neunziger Jahren entdeckten Mechanismus der Aquaporine für seine Biomembran-Technologie nachempfunden: Aquaporin-Proteine transportieren Wassermoleküle mittels Vorwärtsosmose selektiv und rasch durch die Membranen. Bei diesem Prozess wird Wasser durch kinetische Energie aus einem Bereich mit hoher Lösungskonzentration entlang dem Druckgradienten nach unten in einen Bereich mit niedriger Konzentration bewegt. Nur Wasser-Moleküle können durch die Kanäle passieren, andere Moleküle oder Ionen aber nicht. Der Osmose-Prozess läuft auch hier wie im Vorbild der Natur nur sequenziell für jedes Molekül einzeln ab, dennoch ist der Durchsatz erstaunlich schnell: pro Kanal in jeder Sekunde eine Milliarde Moleküle. Die Natur bringt es auf den dreifachen Wert.
Die aus diesem Vorbild der Natur erwachsene Biomembran-Technologie kommt ohne externen und energieintensiven hydrostatischen Druck aus. Sie nutzt die „Vorwärtsosmose“ zum Transport der Wassermoleküle durch eine Membran, in deren Trägerschicht Aquaporine integriert sind. Jensen selbst ist überzeugt, dass der bionische Ansatz Potenzial zu einer kompletten Umgestaltung der Wasserindustrie in sich birgt. Seit 2011 kooperiert die von Jensen und dem Team gegründete Aquaporin A/S mit der deutschen Membrana GmbH, einem weltweit führenden Anbieter von mikroporösen Membranen für medizinische Zwecke. Für seine Arbeit wurden Jensen, Claus Hélix-Nielsen und Danielle Keller 2014 mit dem Erfinderpreis des Europäischen Patentamtes in der Kategorie Kleine und mittelständische Unternehmen ausgezeichnet.
Erstausstrahlung: Juli 2014
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