Drei Schulen in der Nähe des Viktoriasees in Uganda sind seit wenigen Jahren nicht mehr nur Orte des Lernens, sondern betreiben Wasserkioske, wo Dorfbewohnerinnen und -bewohner behandeltes Trinkwasser kaufen können. Einfache Membranfiltrationssysteme, die an der Eawag entwickelt und zusammen mit der Fachhochschule Nordwestschweiz installiert wurden, entfernen Trübstoffe, Bakterien und Viren aus dem Wasser und sorgen dafür, dass deutlich weniger Menschen schmutziges Wasser trinken. In der Folge sind Durchfallerkrankungen bei Kindern unter fünf Jahren um 69 % zurückgegangen, bei Erwachsenen sogar um 78 %. Die Membranfilter sind sehr einfach im Unterhalt, sie funktionieren ohne permanente Zugabe von Chemikalien und benötigen keine Energie – ausser zum Pumpen des Wassers aus dem Viktoriasee zur Station. «Während herkömmliche Ultrafiltrationssysteme mit hohem Druck arbeiten und regelmässig rückgespült werden müssen, arbeiten unsere Filter allein mit Schwerkraft», erklärt Regula Meierhofer von der Eawag-Abteilung Sandec. «Eine Reinigung ist nicht notwendig.»

Filtration mit Schwerkraft

Dass die Membranfiltration unter diesen Bedingungen funktioniert, hatte kaum jemand vermutet, als die Eawag vor über zehn Jahren mit der Forschung zur Membranfiltration begann. «Im Rahmen eines EU-Projekts untersuchten wir, wie man die Membranfiltration für die dezentrale Wasseraufbereitung so vereinfachen kann, dass keine Reinigung notwendig ist», erinnert sich Wouter Pronk von der Abteilung Verfahrenstechnologie. «Wir gingen davon aus, dass wir das Wasser vor der Filtration aufbereiten müssen, damit die Poren nicht verstopfen.» Doch dann stellte die Eawag-Forscherin Maryna Peter in ihrer Dissertation Überraschendes fest: Wenn die Filter alleine mit der Schwerkraft des Wasser betrieben wurden, nahm die Durchlässigkeit der Membran in den ersten fünf Tagen zwar ab, blieb danach aber auf einem tiefen Niveau stabil – auch nach monatelangem Betrieb. Bei Flusswasser beispielsweise stellt sich ein stabiler Durchfluss von 4 bis 5 l/m² und Stunde ein. Das Verfahren der schwerkraftgetriebenen Membranfiltration (GDM-Filtration, Gravity driven Membrane Filtration) war damit geboren.