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ETAL: Kurs 1 - Unter die Oberfläche schauen - Lebenswelten im Bodensee SANAKVO PURE WATER FROM AIR Eines der letzten großen, ungelösten humanitären Probleme unserer Zeit ist der weltweite Mangel an sauberem, trinkbaren Wasser. 1,5 Milliarden Menschen auf der ganzen Welt haben keinen täglichen Zugang zu Trinkwasser, was entweder dazu führt, dass sie verdursten oder aufgrund der Keime im schmutzigen Wasser an Kinderlähmung, Cholera oder Hepa- titis zugrunde gehen. Sanakvo will das ändern. Genauer gesagt, ist das Ziel der von Dr. Pavel Lehky entwickelten Tech- nologie, trockene Regionen direkt vor Ort mit einer billigen und effizienten Trinkwasserquelle auszustatten. Und tatsächlich, die Lösung für das oben geschilderte Problem ist so einfach wie genial: Über eine textile Fläche von 0,5 m2 lässt man Glycerol laufen, also Propan-1,2,3-triol. Durch den Wind wird Luft an den Stoff getragen und die H2O-Moleküle werden über Wasserstoff-brückenbindungen an die OH-Gruppen des Glycerols gebunden (Schritt 1: Absorption). So fließt Glycerolwasser von der textilen Fläche ab und in das Solarmodul. Hier findet mithilfe von Sonnenlicht eine Membrandestill-ation statt, die gelingt, da der Siedepunkt des Glycerols mit 290°C deutlich über dem des Wassers liegt (Schritt 2: Extraktion). So werden am Ende des Prozesses Wasser und Glycerol wieder von einander getrennt, 2 Liter sauberes Wasser entstehen und das eingesetzte Glycerol wird nicht verbraucht. Der Versuchsaufbau im Rahmen der Europäischen Talent Akademie Lindau war nicht komplex. Der zentrale Mechanismus, nämlich die Wasser- aufnahme aus der Luft, konnte quantitativ verfolgt werden Versuch 1 - statisch Datum: 8. August 2015, Vormittag Ort: Schuppen am Pausenhof (im Freien, aber überdacht) Vorbereitung: 1. Aufhängen des Hygrometers (Messung von relativer Luftfeuchtigkeit und Temperatur; siehe Foto unten) 2. Aufhängen des Stoffes an einem Kleiderbügel an einer Federwaage (siehe Foto oben), Gewicht: 120g 3. Aufgießen von Glycerol (80g), Gesamtgewicht: 200g Durchführung: Von 10:30 Uhr bis 14:40 Uhr Messung von Temperatur, rel. Luftfeuchtigkeit und Gewicht im 15-Minuten-Takt (gegen Ende 20- Minuten-Takt) Ergebnis: Gewicht bleibt konstant, Temperatur bewegt sich im Bereich von 28°C bis 32°C, rel. Luftfeuchtigkeit im Bereich von 54% bis 47% 22
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ETAL: Kurs 1 - Unter die Oberfläche schauen - Lebenswelten im Bodensee
SANAKVOPURE WATER FROM AIR
Eines der letzten großen, ungelöstenhumanitären Probleme unserer Zeit istder weltweite Mangel an sauberem,trinkbaren Wasser. 1,5 MilliardenMenschen auf der ganzen Welt habenkeinen täglichen Zugang zuTrinkwasser, was entweder dazu führt,dass sie verdursten oder aufgrund derKeime im schmutzigen Wasser anKinderlähmung, Cholera oder Hepa-titis zugrunde gehen. Sanakvo will dasändern.Genauer gesagt, ist das Ziel der vonDr. Pavel Lehky entwickelten Tech-nologie, trockene Regionen direkt vorOrt mit einer billigen und effizientenTrinkwasserquelle auszustatten. Undtatsächlich, die Lösung für das obengeschilderte Problem ist so einfach wiegenial: Über eine textile Fläche von 0,5m2 lässt man Glycerol laufen, alsoPropan-1,2,3-triol. Durch den Windwird Luft an den Stoff getragen unddie H2O-Moleküle werden überWasserstoff-brückenbindungen an dieOH-Gruppen des Glycerols gebunden(Schritt 1: Absorption). So fließtGlycerolwasser von der textilen Flächeab und in das Solarmodul. Hier findetmithilfe von Sonnenlicht eineMembrandestill-ation statt, die
gelingt, da derSiedepunkt desGlycerols mit290°C deutlichüber dem desWassers liegt(Schritt 2:Extraktion). So
werden am Ende des Prozesses Wasserund Glycerol wieder von einandergetrennt, 2 Liter sauberes Wasserentstehen und das eingesetzte Glycerolwird nicht verbraucht. DerVersuchsaufbau im Rahmen der
EuropäischenTalentAkademieLindau warnicht komplex.Der zentraleMechanismus,nämlich dieWasser-aufnahme ausder Luft,konntequantitativverfolgtwerden
Versuch 1 - statischDatum: 8. August2015, VormittagOrt: Schuppen amPausenhof(im Freien, aberüberdacht)Vorbereitung:1. Aufhängen desHygrometers (Messung vonrelativer Luftfeuchtigkeitund Temperatur; siehe Fotounten)2. Aufhängen des Stoffes aneinem Kleiderbügel aneiner Federwaage (siehe Foto oben),Gewicht: 120g3. Aufgießen von Glycerol (80g),Gesamtgewicht: 200gDurchführung: Von 10:30 Uhr bis14:40 Uhr Messung von Temperatur,rel. Luftfeuchtigkeit und Gewicht im15-Minuten-Takt (gegen Ende 20-Minuten-Takt)Ergebnis: Gewicht bleibt konstant,Temperatur bewegt sich im Bereichvon 28°C bis 32°C, rel.Luftfeuchtigkeit im Bereich von 54%bis 47%
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Resumée: Bei den oben genanntenatmosphärischen Bedingungen be-obachten wir keinerlei Wasserbindungim Glycerol, sondern nur einGleichgewicht zwischenWasseraufnahme und Verdunstung
Versuch 2 – statisch:
Datum: 10. August 2015Ort: Schuppen am Pausenhof (imFreien, aber überdacht)Versuchsaufbau: identisch wie imVorversuch, aber mit mehr Glycerolund einem größeren Stück StoffBedingungen: Tiefere Temperatur (23-25°C) und höhere Luftfeuchtigkeit (60-73%)Ergebnis: Bei den oben genanntenatmosphärischen Bedingungen konnteeine Bindung von 70 g Wasser anGlcerol über einen Zeitraum von 215Minuten beobachtet werden (sieheauch Diagramm).
Versuch 3 – dynamisch:
Datum: 10. August 2015, parallel zuVersuch 2Ort: Schuppen am Pausenhof (imFreien, aber überdacht)Versuchsaufbau:Stoff an Kleiderbügel aufhängennach unten hin zu einer Zungezusammenschneiden und mit Pendelbeschweren, um sicheren Ablauf in dasAuffangbecken zu gewährleistenIm 15-Minuten-Takt jeweils 100gGlycerol in Schlangenlinien auf dieFläche gießenBedingungen: AtmosphärischeBedingungen und Zeitrahmenidentisch mit Versuch 2Ergebnis: ca. 400ml Glycerolwasser in215 Minuten, teilweise Destillation am12. August
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Versuch 4 – Trennung von Glycerolund Wasser durch Destillation
Datum: 12. AugustOrt: Labor,Biologietrakt desBoGyAlkoholdestille alsSurrogat für die imSanakvo-Modulgebrauchte solareErhitzung vonGlycerolwasser (siehe Bilder; sieheEinleitung)Ergebnisse: 15 ml Glycerolwasserwurden je Destillationsgang in dieDestille gefüllt. Nach fünf Minutenvorsichtiger Erhitz-ung bei nahezu100°C konnten wir 10 ml reinesWasser produzieren. Die Reinheitwurde durch Fingertest undvorsichtige orale Testung bewiesen
Kritische Gedanken zur Sanakvo-Technologie und Vergleich derProduktivität mit Konkurrenz-Technologie von Seas
Obwohl die Destillation klar gezeithat, dass die Technologie funktioniertund auch von Sanakvo die Datenvorliegen, dass mit einer Fläche von0,5 m2 am Tag zwei Liter Wassererzeugt werden können, bleibt esdennoch fraglich, ob Sanakvo effizientgenug für den Einsatz inEntwicklungsländern ist, auchhinsichtlich der starken Abhängigkeitvon der Luftfeuchtigkeit. Die Seas-Technologie aus Italien verschreibtsich demselben Ziel, allerdings mitungleich höherer Produktivität. Hierkönnen am Tag 10 000 Liter Wasseraus der Luft gewonnen werden, beiähnlichen äußeren Bedingungen wieSanakvo, allerdings unter deutlichhöherem Technikeinsatz. Die itali-enische Tageszeitung "l'Informatoro"berichtete am 25. September 2015über diese bis zur industriellen Reifeentwickelten Technologie. Das tech-nische Prinzip von Seas, wie veröffent-licht im obigen Zeitungsartikel, istnoch nicht ganz klar. Es wird nicht mitSolarenergie energetisiert. Wird etwamit elektrischer Kühlung Wasser ausder Luft kondensiert? WelcheFunktion hat die sog. Reverse Os-mose? Was ist der Wasserpreis proLiter?
Paul Stewens
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Umrechnung der Federwaage:FG=m*g (g...Ortsfaktor=9,81 N/kg~10 N/kg; Einheit der Masse: kg)FG [N]=m[kg]*10 N/kg |*1000FG[N]*1000=m[g]*1000*10 N/kgFG[N]*1000=m[g]*10 N/g |/10 N/gFG[N]*100=m[g]Daraus folgt: 1 Newton entspricht100g.
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