Solarpanele entsalzen Meerwasser ohne Salzlauge

Meerwasser lässt sich entsalzen, ohne Giftlauge zu hinterlassen und dabei noch Lithium zu gewinnen. Ein Forscherteam der University of Rochester hat das mit lasergravierten Metallpaneelen nachgewiesen, die einen physikalischen Alltagseffekt nutzen, den man sonst im Kaffeebecher beobachtet. Fast 100 Prozent der gelösten Salze werden als Feststoffe aufgefangen, kein flüssiger Abfall. Die Ergebnisse erschienen am 31. Mai 2026 im Journal Light: Science & Applications.

Meerwasserentsalzung und das Salzlaugenproblem

Herkömmliche Meerwasserentsalzung arbeitet überwiegend mit Umkehrosmose: Wasser wird unter hohem Druck durch Membranen gepresst, die Salze zurückhalten. Das Verfahren ist energieintensiv, rund 4 bis 6 Kilowattstunden pro Kubikmeter und erzeugt konzentrierte Salzlauge als Abfallprodukt. Weltweit fallen täglich rund 150 Millionen Kubikmeter dieser Salzlauge an, die in Meere und Küstengewässer eingeleitet wird. Zum Vergleich: Alle Flüsse Deutschlands zusammen führen weniger als 100 Kubikkilometer pro Jahr. Die Salzkonzentration in der Lauge liegt etwa doppelt so hoch wie im normalen Meerwasser. In geschlossenen Gewässern wie dem Persischen Golf schädigt das Meeresökosysteme durch erhöhte Salzkonzentration und Sauerstoffarmut nachhaltig.

Solarbasierte Ansätze sind theoretisch attraktiver: kein Netzstrom nötig, keine Chemikalien. Doch bisher scheiterten sie an einem strukturellen Problem. Sobald Wasser unter Sonnenlicht verdunstet, kristallisieren Salze auf der Kollektorfläche. Nach wenigen Tagen ist die Oberfläche so stark verkrustet, dass die Leistung einbricht.

Der Kaffeeringeffekt als unerwartete Lösung

Das Team um Professor Chunlei Guo vom Laboratory for Laser Energetics der University of Rochester nutzte einen physikalischen Alltagseffekt: den Kaffeeringeffekt. Trocknet ein Kaffeefleck, sammeln sich die Ablagerungen am Rand, nicht in der Mitte. Der Grund ist, dass Verdunstung Flüssigkeit nach außen transportiert, was gelöste Partikel mitnimmt.

Die Forscher übertrugen dieses Prinzip auf Metallpanele, die mit Femtosekundenlasern graviert wurden. Die Mikrostrukturen machen das Metall tiefschwarz und stark wasseranziehend. Das Panel ist in zwei Zonen aufgeteilt: Die aktive Zone in der Mitte verdunstet das Wasser. In der passiven Randzone sammeln sich die Salze, ohne die Verdunstungsfläche zu blockieren. Das Ergebnis sind fast 100 Prozent der gelösten Salze in fester Form, kein flüssiger Abfall.

Was die Laserplatten leisten

Das System wurde mit Wasserproben aus dem Pazifik, dem Atlantik und dem Indischen Ozean getestet. Es benötigt keine chemische Vorbehandlung des Wassers und funktioniert ohne externe Stromversorgung. Eine zweite Studie im Journal of Materials Chemistry A zeigt, dass sich aus dem Salzrückstand rund 50 Prozent des enthaltenen Lithiums mit Nanopartikeln aus Wasserstofftitanat zurückgewinnen lassen. Das ist relevant, weil Lithium als Schlüsselmaterial für Batterien gilt und bisher aufwendig aus Salzseen oder Hartgestein abgebaut wird.

Das Projekt wird von der National Science Foundation, der Bill and Melinda Gates Foundation und dem Worldwide Universities Network gefördert. Die Beteiligung der Gates Foundation ist ein Signal: Die Stiftung finanziert gezielt Technologien für wasserarme Regionen ohne stabile Strominfrastruktur.

Im Vergleich: Zwei Ansätze, ein Ziel

Parallel zu Rochester arbeitet ein Team an der Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Südkorea an einem anderen Ansatz. Professorin Ji-Hyun Jang veröffentlichte im Dezember 2025 in Advanced Materials ein Solarverdampfersystem mit einem speziellen Oxidmaterial namens CuMnCrO4, das 97,2 Prozent des Sonnenlichts vom Ultravioletten bis ins Nahinfrarot absorbiert. Eine Ein-Quadratmeter-Einheit produziert damit 4,1 Liter sauberes Wasser pro Stunde, siebenmal schneller als natürliche Meerwasserverdunstung. Auch das UNIST-System verhindert Salzverkrustung durch eine spezielle Konstruktion mit wasseranziehenden Fasern.

Beide Ansätze teilen das Ziel der laugenfreien Entsalzung, unterscheiden sich aber grundlegend in der Materialtechnik: Rochester setzt auf laserstrukturiertes Metall und nutzt den Kaffeeringeffekt für die Salzableitung. UNIST setzt auf chemisch optimiertes Oxidmaterial mit hoher Absorptionsbreite. Welcher Ansatz sich für industrielle Maßstäbe eignet, ist noch offen.

Im Vergleich zur etablierten Umkehrosmose bieten beide Verfahren keinen direkten Durchsatz-Vorteil. Große Umkehrosmoseanlagen produzieren mehrere hunderttausend Kubikmeter Trinkwasser pro Tag auf vergleichsweise kleiner Fläche. Solarthermische Systeme brauchen Sonneneinstrahlung und Fläche in einem Maßstab, der in dicht besiedelten Küstenregionen begrenzt ist. Ihr Vorteil liegt woanders: Sie könnten ohne Infrastruktur und ohne Netzstrom in abgelegenen Regionen funktionieren, wo keine großen Entsalzungsanlagen stehen.

Vom Labor zu 785 Millionen Menschen ohne Trinkwasser

785 Millionen Menschen weltweit haben nach UN-Angaben keinen Zugang zu grundlegenden Wasserversorgungsdiensten. Vier Milliarden erleben mindestens einen Monat im Jahr Wassermangel. Beide Technologien befinden sich aktuell im Labor- und Prototypenstadium. Bis zur Anwendung im Feld müssen drei Hürden genommen werden: die Skalierung der Paneelfläche über wenige Quadratmeter hinaus, die Reduktion der Herstellungskosten für Spezialmaterialien und die Integration in Versorgungssysteme ohne Netzstrom.

Ein einzelnes Quadratmeter Panel, das täglich mehrere Liter Trinkwasser produziert, reicht für den Bedarf einer Person. Für kleine Gemeinden ohne Wasserversorgung in Küstenregionen Nordafrikas, Südostasiens oder auf Inselstaaten im Pazifik wäre auch ein Vielfaches davon realistisch umsetzbar. Ob der Weg dorthin durch die Senkung der Laserfertigungskosten bei Rochester führt oder durch die Massenproduktion von CuMnCrO4-Material bei UNIST, ist die entscheidende offene Frage.