Textilforschung Wasser aus dem Nebel der Wüste

Eckart Granitza, 07.01.2013 07:50 Uhr

Stuttgart - Die Trinkwassergewinnung gewinnt in vielen Regionen der Welt zunehmend an Bedeutung. Gerade weil viele Gegenden im Zuge des Klimawandels versteppen, in denen noch vor ein paar Jahren Menschen Ackerbau und Viehzucht betreiben konnten, wird es immer wichtiger, diesen Menschen eine Alternative zu der Abwanderung aus ihrer Region zu bieten. Und dazu brauchen sie vor allem eines: Wasser. Etwa eine Milliarde Menschen haben derzeit keinen Zugang zu sauberem Wasser. Vor allem in den Entwicklungsländern ist das ein riesiges Problem.

Die Ingenieure Jamal Sarsour und Thomas Stegmaier vom Institut für Textil- und Faserforschung (ITV) im schwäbischen Denkendorf beschäftigen sich schon länger mit dem Problem des Wassermangels in vielen Regionen der Erde und sind auf eine verblüffende Lösung gekommen: den dreidimensionalen Nebelfänger. Als Vorbild für ihre Erfindung diente ein Käfer, genauer gesagt der Nebeltrinkerkäfer Onymacris unguicularis aus der Namibwüste in Namibia. Der Käfer stellt sich in den Morgenstunden mit seinen Hinterfüßen gegen den in der Namibwüste oft vom Meer kommenden Nebelstrom und fängt mit seinem Rücken die Aerosoltröpfchen daraus auf. Aus den ersten kleinen Tröpfchen werden mit der Zeit größere, die irgendwann der Schwerkraft folgend den Rücken des Käfers herunterfließen bis in seinen Mund.

Die Stoffe müssen den Stürmen der Wüste widerstehen

Besonders interessiert hat die beiden Forscher dabei die Struktur des Rückenpanzers. Durch seine hügelige Mikrostruktur bleiben die Nebeltropfen an dem Rücken gut haften und rollen dann, wenn sie größer geworden sind, über die Senken einfach ab. „Irgendwann sind Sarsour und ich darauf gekommen, dass man den Stoff für einen Nebelfänger dreidimensional konstruieren müsste“, sagt Stegmaier. Das habe auch den Vorteil gehabt, dass das Material dicker wird und so eine größere Oberfläche bekommt – denn das führt wiederum dazu, dass mehr Wasser im Stoff hängen bleibt.

Also entwickelten die Ingenieure unter der Verwendung von sogenannten Abstandstextilien, bei denen zwei Lagen auf Abstand zueinander gehalten werden, eine Polyesterstruktur. Diese muss einige Bedingungen erfüllen, um in Wüsten zuverlässig eingesetzt werden zu können: Sie muss luftdurchlässig sein, um von den häufigen Stürmen nicht zerfetzt zu werden, sie muss wegen der extremen Sonnenstrahlung besonders UV-beständig sein – und natürlich möglichst viel Wasser aus dem Nebel aufnehmen.

„Unsere Ver­suche im Labor haben ergeben, dass ­gerade Kunstfasern aus Polyester am bes­ten dazu geeignet sind, schlaufenartige Maschen so zu verbinden, das man diese zu räumlichen Textilgebilden verknüpfen kann“, sagt Sarsour. „Damit können wir dann die dritte Dimension ausnutzen, die sowohl viel höhere Abscheidungsmengen als auch eine bessere Windbeständigkeit garantiert.“ Denn es gab auch vorher schon verschiedene Versuche, den Nacht- oder Morgennebel in trockenen Gebieten aus der Luft abzuscheiden. „Dabei wurden aber nur zweidimensionale Stoffe wie etwa Polypropylen eingesetzt, die lange nicht so viel Wasser abscheiden konnten und zudem durch ihre dichtere Struktur auch einen höheren Luftwiderstand hatten.“

„Die Nebelfänger könnten schon bald zum Einsatz kommen“

Aufgestellt wird der dreidimensionale Nebelfänger wie ein Volleyballnetz: etwa anderthalb Meter über dem Boden wird er zwischen zwei Masten straff gezogen. „Den meisten Nebel gibt es erfahrungsgemäß in den Nacht- oder frühen Morgenstunden“, sagt Stegmaier. Aufgefangen wird das Wasser morgens in einer Rinne, die über einen Schlauch in einen Tank geleitet wird und nur noch gefiltert werden muss, um der Bevölkerung als Trinkwasser zu dienen.

Zwei Feldversuche haben die Denkendorfer Textilentwickler schon mit den neuen Nebelfängern durchgeführt. Bei diesen Praxistests in der Namibwüste und den extrem trockenen Bergregionen Eri­treas hat sich herausgestellt, dass die dreidimensionalen Materialien zwei- bis dreimal so viel Wasser aus den Nachtnebeln abscheiden konnten wie die zweidimensionalen Vergleichsmaterialien. Die Ausbeute der Nebelkollektoren ist aber standortabhängig: Pro Quadratmeter Gewebe und Tag kann sie zwischen drei Litern Wasser in der extrem trockenen Namibwüste und zehn Litern in den Bergen Eritreas schwanken – vorausgesetzt, es gibt Nebel.

Deshalb sieht der Geschäftsführer des Verbandes Forschungskuratorium Textil (FKT), Klaus Jansen, ein enormes Potenzial in der Erfindung. „Da die dreidimensionalen Nebelfänger leicht zu handhaben sind und zudem für ihre Aufstellung keinerlei zusätzliche Energie verwendet werden muss, denke ich, dass sie gerade in Entwicklungsländern schon bald zum Einsatz kommen könnten“, sagt Jansen. Das sei nicht nur sinnvoll, um Trinkwasser bereitzustellen, sondern auch, um Äcker zu bewässern und Rinder zu tränken.

Noch gibt es zwar nur Prototypen der neuen Nebelfängern, aber Jansen hofft, dass sich auch in den Etagen der deutschen Entwicklungshilfe bald die Erkenntnis durchsetzen wird, dass die Nebelfänger an vielen Standorten günstiger und einfacher aufzustellen sind, als beispielsweise nach Grundwasser zu bohren. Darauf baut auch das Denkendorfer Forscherteam, denn wenn die neuen Nebelfänger serienmäßig hergestellt werden könnten, dürfte auch ihr Stückpreis fallen und wäre dann für die Entwicklungsländer selber eine günstige Option zur Wassergewinnung.

Kürzlich haben sich zwei Textilfirmen in Süddeutschland gemeldet, die die Nebelfänger im großen Maßstab herstellen wollen. Schon dieses Jahr sollen die Kollektoren in Afrika zum Einsatz kommen.