Solarpaneel gewinnt Süßwasser und Salz aus Meerwasser ohne Abfall

Entwickelt wurde das System an der University of Rochester. Die Studie erschien am 27. Mai 2026 im Fachjournal Light: Science & Applications. In einem Versuch mit echtem Meerwasser verfolgte die Anlage die Sonne und lief eine Woche lang ohne Wartung.

Zwei Drittel der Weltbevölkerung leiden unter Wassermangel

Laut den Studienautoren steckt die weltweit wachsende Nachfrage nach Süßwasser bei gleichzeitig sinkendem natürlichem Angebot zwei Drittel der Weltbevölkerung in eine schwere Wasserknappheit. Nach Schätzung der Vereinten Nationen haben 2,2 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sicher verwalteter Trinkwasserversorgung, Gemeinden von Kalifornien bis zum Nahen Osten sind für Süßwasser auf Entsalzungsanlagen angewiesen. Gängige Verfahren wie Umkehrosmose und thermische Destillation sind energieintensiv, benötigen eine Vor- und Nachbehandlung des Wassers und hinterlassen eine konzentrierte Salzlauge, die dem Meeresleben schadet, wenn sie zurück ins Meer geleitet wird, weil sie den Salzgehalt erhöht und den Sauerstoffgehalt senkt.

Wie das schwarze Metallpaneel Wasser zieht und Salz sortiert

Mittels Femtosekundenlaser-Bearbeitung erzeugten die Forscher ein sogenanntes superwicking-schwarzes Metallpaneel (SWBM), das einen dünnen Wasserfilm bergauf über seine Oberfläche zieht, fast die gesamte Sonneneinstrahlung absorbiert und kristallisierte Salze selbstständig von den aktiven in passive Bereiche verschiebt, um sich selbst zu reinigen. Die Paneele entstehen laut den Autoren in einem Bearbeitungsschritt aus dünnen Aluminiumfolien von 200 Mikrometern; vier Varianten wurden mit unterschiedlichen Laserleistungen und Rillentiefen zwischen etwa 80 und 150 Mikrometern hergestellt. Bei einer Laserleistung von 1,2 Watt erreichte die Oberfläche eine solare Absorption von rund 98 % beim Strahlungsmaximum und rund 92 % über das gesamte Sonnenspektrum; bei der Probe mit der stärksten Dochtwirkung lief Wasser mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 8 Zentimetern pro Sekunde bergauf.

Der Selbstreinigungseffekt beruht laut Studie auf dem sogenannten Kaffeering-Effekt und dem Salzkriechen, verstärkt durch tiefere und breitere Rillen in der Oberfläche. „Wenn man Kaffee auf eine Oberfläche tropft, verdunstet das Wasser schließlich, und es bleibt ein Ring am äußeren Rand zurück, der aus den konzentrierten Kaffeepartikeln besteht“, erklärte Guo laut University of Rochester. „Wir nutzen dasselbe Prinzip, um die Salze in den passiven Bereich zu befördern“, so Guo weiter.

Nach Angaben von Guo funktionieren solarthermische Entsalzungstechniken anderer Forscher zwar gut in Laborversuchen mit simuliertem Meerwasser aus nur Wasser und Natriumchlorid, weil das Salz dort körnig und porös auskristallisiert; echtes Meerwasser enthält jedoch zusätzlich Magnesium- und Kalzium-Verbindungen, die krustig und nicht-porös auskristallisieren und die Oberfläche verstopfen. Um das zu verhindern, ätzte Guos Team die Rillen im schwarzen Metall so präzise, dass Salze und Mineralien aus echtem Meerwasser einfach abfallen.

Eine Woche Dauerbetrieb ohne Wartung

Im Test verfolgte das System die Sonne und reinigte kontinuierlich eine Woche lang echtes Meerwasser ohne Wartung; die durchschnittliche Verdunstungsrate lag bei 1,76 ± 0,04 Kilogramm pro Quadratmeter und Stunde, das entspricht einer Verdunstungseffizienz von etwa 74 %, während die Salzgewinnungsrate 61,74 ± 2,46 Gramm pro Quadratmeter und Stunde erreichte, was einer Salzextraktion von nahezu 100 % entspricht. In einem separaten zweistündigen Test unter einfacher Sonneneinstrahlung blieben zwei getestete Panel-Varianten durchgehend sauber und erreichten stabile Verdunstungsraten von rund 1,84 beziehungsweise 1,70 Kilogramm pro Quadratmeter und Stunde, während eine schwächer bearbeitete Probe innerhalb von zwei Stunden einen Rückgang der anfänglichen Verdunstungsrate um mehr als 45 % zeigte, weil ihre Oberfläche mit Salzkristallen bedeckt war.

Im Vergleich zu Umkehrosmose und Multi-Flash-Entsalzung

Die weit verbreiteten Verfahren Umkehrosmose und Multi-Flash-Entsalzung erreichen laut Studie Rückgewinnungsraten von 0,42 beziehungsweise 0,22 und verursachen 0,6 bis 6,7 Kilogramm CO2 pro Kubikmeter entsalztem Meerwasser. Wegen der niedrigen Rückgewinnungsraten stoßen diese Systeme 58 bis 78 % des einströmenden Wassers als Abwasser-Salzlauge aus, die direkt in Gewässer wie Seen, Flüsse oder Meeresküsten geleitet, unterirdisch injiziert oder auf Land verteilt wird. Ein ideales Verfahren würde laut Studie einen Nullsalzlaugenausstoß erreichen – gemeinhin als Zero Liquid Discharge (ZLD) bezeichnet –, bei dem statt flüssigem Abfall feste Salze als Nebenprodukt entstehen; genau darauf zielt das neue Verfahren der Forscher.

Salz als Rohstoff: auch Lithium lässt sich gewinnen

Laut Studie enthält Meerwasser große Mengen wertvoller Mineralien – hunderte Male mehr als an Land –, von denen viele knapp und hochwertig sind. In einer verwandten Veröffentlichung im Journal of Materials Chemistry A zeigten Guo und Kollegen, wie sich mit denselben Paneelen Lithium von anderen Salzen trennen lässt, indem Nanopartikel aus Wasserstofftitanat in die Rillen der Metalloberfläche eingebettet werden. Mit Wasserproben aus dem Great Salt Lake extrahierten die Forscher dabei etwa 50 % des Lithiums aus den bei der Entsalzung zurückgebliebenen Salzen. „Lithium aus der Erde zu gewinnen hat sich als sehr belastend für Energie und Umwelt erwiesen, deshalb könnte die direkte Gewinnung aus Salzwasser ein sehr wichtiger zukünftiger Weg sein“, sagte Guo. Dieser Lithium-Test stammt aus einem separaten Experiment mit Wasser aus dem Great Salt Lake und einer eigenen Publikation, nicht aus dem hier beschriebenen Meerwassersystem selbst.

Bislang nur im Kleinformat getestet

Nach eigenen Angaben von Guo wurde die superwicking-Entsalzungstechnologie bislang nur in Proof-of-Concept-Versuchen an kleinskaligen Laborgeräten demonstriert. Er hält sie dennoch für grundsätzlich skalierbar und sieht darin einen möglichen Beitrag, den weltweiten Zugang zu Trinkwasser zu verbessern und nachhaltigere Lieferketten für wertvolle Mineralien aufzubauen. Die Forschung wurde von der National Science Foundation, der Bill & Melinda Gates Foundation und dem Worldwide Universities Network unterstützt. Ob aus dem Laborerfolg eine Anlage wird, die tatsächlich zur globalen Wasserversorgung beiträgt, ist bislang offen, da die Technologie nach Angaben von Guo erst in kleinskaligen Proof-of-Concept-Versuchen getestet wurde.