Wasserstoff kommt bald aus der Kläranlage
Elektrolyse klappt mit neuem Verfahren der Princeton University mit Wasser minderer Qualität
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Kläranlage: liefert Rohstoff für künftige Wasserstoffproduktion (Foto: Michal Jarmoluk, pixabay.com) |
Princeton (pte003/30.10.2025/06:10)
Zhiyong "Jason" Ren von der Princeton University hat eine neue Quelle für die Herstellung von Wasserstoff entdeckt. Er begnügt sich bei der Elektrolyse mit dem, was aus einer Kläranlage kommt, also keineswegs Trinkwasserqualität hat. Mit diesem wertvollen Wasser, an dem es in vielen Regionen der Welt mangelt, werden bisher die weitaus meisten Elektrolyseure beschickt. Außerdem wird die Produktion von Wasserstoff um bis zu 47 Prozent billiger, weil eine Aufbereitung des Rohwassers unnötigt ist. Und der Energiebedarf sinkt um 62 Prozent, unter anderem, weil die aufwendige Reinigung des Rohwassers entfällt.
Konkurrenz zur Süßwassernutzung
"Die Wasserstoffinfrastruktur konkurriert in der Regel mit der lokalen Süßwassernutzung. Aber jede Stadt hat eine Kläranlage, und das ist eine sehr dezentrale Wasserquelle für die Wasserstoffwirtschaft", so Ren. Dieses Wasser werde in der Regel in sogenannte Vorfluter geleiten, vor allem in Flüsse und Bäche. Es ist so sauber, dass es die Umwelt nicht mehr belastet und zum Kühlen in Kraftwerks- und industriellen Prozessen oder zur Bewässerung von Feldern ausreicht, von Trinkwasserqualität aber noch weit entfernt ist.
Die Idee, Abwasser aus Kläranlagen als Rohstoff für Elektrolyseure zu nutzen, hatten schon andere. Doch deren Versuche endeten kläglich. Nach kurzer Zeit stellte das Gerät die Arbeit ein. Ren und sein Doktorand Lin Du wollten der Ursache auf den Grund kommen. Mit einer Kombination aus elektrochemischen Tests und fortschrittlicher mikroskopischer Bildgebung haben sie festgestellt, dass sich an die Membran, die die beiden Kammern in einem Elektrolyseur voneinander trennt, beim Einsatz von Wasser aus Kläranlagen Kalzium- und Magnesium-Ionen heften, die diese nach kurzer Zeit für Ionen undurchlässig werden lässt, sie "verkalkt".
Säure hält störende Ionen in Schach
Den Ausweg haben die beiden Wissenschaftler in der Schwefelsäure gefunden. Damit reicherten sie das nur teilweise gereinigte Wasser an. Das hindert die Kalzium- und Magnesium-Ionen daran, sich festzusetzen - sie verbleiben in gelöster Form, in der sie keinen Schaden anrichten können. Künftig, so Ren, sollten Elektrolyseure auf dem Gelände von Kläranlagen gebaut werden, die nicht nur den Rohstoff Wasser liefern, sondern auch einen Teil des Stroms, der durch die Verbrennung von vor Ort aus Klärschlamm produziertem Biogas gewonnen wird.
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