Nebelfänger: Was ist das? Wie funktioniert das? Wozu braucht man das?
Wasser ist in vielen Regionen der Erde eines der wertvollsten Güter. Laut Weltgesundheitsorganisation haben mehr über 600 Millionen Menschen keinen geeigneten Zugang zu Trinkwasser. Sie müssen mehrere Kilometer zurücklegen, um zu einem Trinkwasserbrunnen zu gelangen.
Durch die Klimaveränderung bekommen immer mehr Länder die Auswirkungen von Wetterextremen, zu denen sehr trockene Perioden gehören, häufiger zu spüren. Dadurch werden Methoden interessant, mit denen selbst kleinste Mengen an Wasser gesammelt werden können. Eine Methode buchstäblich aus der Luft Wasser zu gewinnen, sind Nebelfänger.
Die Idee ist nicht neu, denn die Technik sichert einigen Pflanzen und Tieren in extremen klimatischen Regionen das Überleben. Indigene Völker haben sich diese Technik ebenfalls von der Natur abgeschaut, wodurch auch sie in menschenfeindlichen Gebieten überleben konnten.
Inhalt
Funktionsweise eines Nebelfängers
Um die Funktionsweise eines Nebelfängers zu verstehen, müssen einige physikalische Phänomene genauer betrachtet werden.
Luftfeuchtigkeit
Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel Wasserdampf sich in der Luft befindet. Luft, die eine Temperatur von 25 °C hat, kann bis zu 23 g Wasser pro Kubikmeter aufnehmen. Das würde einem Wert von 100 % Luftfeuchtigkeit entsprechen. In der Regel liegt die Luftfeuchtigkeit nicht bei 100 %, sondern deutlich darunter. Selbst in den Tropen liegt sie bei rund 70 %.
In der Wüste liegt die Luftfeuchtigkeit durchschnittlich bei 20 %. In den Zentren von Wüsten kann sie sogar gegen Null gehen.
Kondenswasser
Kondenswasser ist Wasser, das sich auf Oberflächen niederschlägt, sobald das Wasser in der Luft unter den Taupunkt abkühlt. Dieses Phänomen lässt sich beobachten, wenn Wäsche im Sommer über Nacht im Freien hängt. Am nächsten Morgen, selbst wenn es längere Zeit keine Niederschläge gab, fühlt sich die Wäsche klamm und nicht trocken an. Das liegt an der Luftfeuchtigkeit, die sich an dem Gewebe niederschlägt.
Kondenswasser kann unterschiedliche Zustände annehmen:
- Dampf
- Dunst
- Nebel
- Regen
Netze als Nebelfänger
Ähnlich wie bei der kondensierenden Luftfeuchtigkeit an der Wäsche funktionieren auch die Nebelfänger. In Regionen mit Trinkwasserknappheit werden große Netze aufgestellt, an denen die Luftfeuchtigkeit kondensieren kann.
Die Tropfen laufen über das Netz ab und können gesammelt werden. Dadurch kann ohne großen Aufwand sauberes Trinkwasser aus der Luft gewonnen werden.
Vorbilder in der Natur
Selbst in den unwirklichsten Regionen ist oft noch Leben zu finden. In der Natur gibt es seit Jahrtausenden schon verschiedene Nebelfänger. Pflanzen, die damit Wasser gewinnen, werden als sogenannte Nebelpflanzen bezeichnet.
Dazu gehört beispielsweise die Kanarische Kiefer. Sie wächst vorwiegend an den Nordhängen der Kanaren und ist dadurch laufend dem Passatwind ausgesetzt, der feuchte Luft zu den Inseln bringt. Die Kanarische Kiefer hat bis zu 30 cm lange und sehr feine Nadeln, wodurch sie eine große Oberfläche hat, an der sich Kondenswasser bilden kann. Die Oberfläche der Nadeln unterscheidet sich von anderen Kieferarten. Die Kanarische Kiefer hat auf der gesamten Nadeloberfläche zusätzlich feine Widerhaken, die als sogenannte Kondensationskeime bezeichnet werden. Dadurch wird die Oberfläche, auf der der die Luftfeuchtigkeit kondensieren kann, zusätzlich vergrößert. Das Wasser regnet dann von den Bäumen und wodurch genau dort, wo der Baum das Wasser benötigt, es zur Verfügung steht.
Die Kanarische Kiefer ist für den Erhalt des Grundwasserspiegels von großer Bedeutung. Es wurde bereits untersucht, wie viel eine Kiefer an Wasser als Nebelfänger sammeln kann. Bei einem 30 m hohen Baum sind dies durchschnittlich bis zu 50 l/m².
Ein Beispiel aus der Tierwelt ist der Dunkelkäfer, der in der Wüste Namib lebt. Um Wasser aus dem Nebel zu gewinnen, stell er sich mit schräg gestelltem Körper und gesenktem Kopf gegen die Windrichtung von Nebelschaden. Dadurch kondensiert auf seinem Rücken die Luftfeuchtigkeit, bis sich ein so großer Tropfen gebildet hat, dass das Wasser über Rinnen zu seinem Mund läuft.
Erste Nebelfänger in der Praxis
Berichte einer ersten Nutzung von Konstruktionen, zur Nebelkondensation sind auf den Kanarischen Inseln zu finden und geht zurück auf das 15. Jahrhundert. Ein Lorbeerbaum wurde von ihnen verwendet, um daran den Nebel kondensieren zu lassen und die Tropfen wurden anschließend gesammelt.
In der Neuzeit gibt es erste praktische Versuche ab den 1960er Jahren. In Chile haben Forscher von 1967 bis 1988 entlang der Küsten von Chile und Peru Netze zur Gewinnung von Trinkwasser aufgebaut.
Sie verwendeten Kunststoffnetze mit einer Maschenweite von 1 mm. Sie konnten damit durchschnittlich 3 – 9 l/m² am Tag sammeln. Sie beobachteten auch saisonale Unterschiede in der Menge an gesammeltem Wasser. Im Frühjahr und Sommer konnten sie am meisten Wasser sammeln.
Weitere praktische Beispiele
Von 2008 bis 2010 gab es in der Wüste Namib Versuche mit Nebelfängern. Getestet wurden dabei auch unterschiedliche Materialien als Nebelfänger. Abhängig vom Material konnten 1 – 14 l/m² am Tag gesammelt werden. Getestet wurden dabei Textilien, die sowohl wasserabweisend als auch wasseranziehend waren. Eine Erkenntnis des Versuchs war, dass die Art des Materials nur einen geringen Einfluss auf die gesammelte Wassermenge hat. Qualitativ war das gesammelte Wasser allerdings immer besser als das lokale Grundwasser.
In Spanien wurden von 2004 bis 2009 Nebelfänger im Gebiet von Valencia installiert. Sie dienten dazu, Wasser für die Wiederaufforstung der Region nach einem Waldbrand zu sammeln. Die Wasserausbeute lag in der Zeit deutlich über den Niederschlägen, die es sonst in der Region gab.
Ein anhaltendes Projekt gibt es in Marokko in einer Küstenstadt südlich von Agadir. In einem Gebiet, in dem es sehr wenige Niederschläge gibt, konnte man durch Nebelfänger 14 Dörfer mit knapp 900 Personen mit Trinkwasser versorgen. Vor der Installation hatte eine Person in der Region einen durchschnittlichen Wasserverbrauch von 15 l. Durch die Installation der Anlage stehen nun 18 l pro Person zur Verfügung.
Herausforderungen bei der Umsetzung
Wie sich bei verschiedenen Projekten bisher gezeigt hat, sind das verwendete Material und die Maschenweite wichtig, um möglichst effizient Kondenswasser zu sammeln. Durch den Umstand, dass die Nebelfänger oft in entlegenen Gegenden mit kaum bis keiner Infrastruktur installiert werden. Das bedeutet, dass sie möglichst robust und wartungsfrei sein müssen, denn jede Reparatur ist mit einem großen Aufwand verbunden.
In der Praxis zeigt sich dieses Problem sehr deutlich an einem Projekt auf den Kanarischen Inseln. Ähnlich dem Beispiel der Kanarischen Kiefer wurden dort Nebelfänger installiert. Die Wartung und Reinhaltung des Systems ist jedoch mangelhaft, worunter die Effizienz deutlich leidet.
Die Netze sind unterschiedlichsten Witterungen wie starkem Wind ausgesetzt, dem sie ebenfalls standhalten sollten. Die Gratwanderung besteht darin, die Netze so durchlässig zu machen, dass sie nicht durch Stürme zerstört werden, aber möglichst viel Kondenswasser daran haften bleibt.
Eine weitere Herausforderung ist das gesammelte Wasser anschließend auch zu den Menschen zu bringen. Oftmals müssen dafür Rohe über weite Strecken verlegt werden. Durch den Umstand, dass derartige Projekte häufig in Entwicklungs- oder Schwellenländern umgesetzt werden, fehlt häufig das notwendige Kapital. Daher ist auch einer Herausforderung die Umsetzung von Nebelfängern möglichst kostengünstig zu gestalten.
Ein Problem, mit dem bei der praktischen Umsetzung nicht gerechnet wird, ist, dass die lokale Bevölkerung die Nebelfänger überhaupt nicht wollen. Vor allem in Gebieten, die technologisch nicht weit entwickelt sind, regt sich großer Widerstand gegen solche Projekte. Der Grund dafür ist, dass etwa in entlegenen Wüstengebieten Frauen oft über weite Strecken Wasser von Brunnen holen und zu ihren Häusern tragen.
Wasser ist in diesen trockenen Wüstengebieten überlebenswichtig und die Frauen sichern dadurch ihren Familien das Überleben. Durch den Umstand, dass das gesammelte Wasser der Nebelfänger oft mit Rohrleitungen transportiert wird, fühlen sich die Frauen dadurch ihrer wichtigen Aufgabe und damit auch ihrer Stellung beraubt, weshalb es oft in solchen Regionen auch kulturelle Überzeugungsarbeit vor dem Aufbau braucht.
Weitere Nutzungsmöglichkeiten
Das Prinzip der Nebelfänger wird auch in Gewächshäusern angewandt, um die Luftfeuchtigkeit zu regulieren. Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit kann im Gewächshaus bestimmte Krankheiten begünstigen. Durch die Herabsenkung wird auch das Risiko etwa von Pilzinfektionen gemindert.
Nebelfänger in der Zukunft
Nebelfänger sind eine Möglichkeit für kleine Gruppen an Menschen in Region abseits jeglicher Zivilisation sauberes Trinkwasser zu Gewinnen. Das gesammelte Wasser entsprach bei allen Anlagen immer dem WHO-Standard.
Besonders bei Entwicklungshilfeprojekten werden Nebelfänger zukünftig eine noch größere Rolle spielen. Sie sind im Vergleich zu anderen Methoden nicht nur nachhaltig bei der Gewinnung von Wasser, da Brunnen versiegen können, sie sind auch kostengünstiger und innerhalb kurzer Zeit realisierbar.
Die deutsche Wasserstiftung hat beispielsweise in Bolivien und Tansania erfolgreich Projekte umgesetzt. 2023 soll ein neues Projekt mit Nebelfängern in Peru realisiert werden.
Zukünftig wird aber auch an der Effizienz gearbeitet. Nebelfänger fallen in den Bereich der Bionik und aktuell wird geforscht, wie Textilien verbessert werden können, um noch mehr Wasser kondensieren zu lassen.
Nebelfänger könnten zukünftig in vielen Regionen Europas von Bedeutung sein, da auch hier der Grundwasserspiegel sinkt und Wasser gespart werden muss. Realisierbar wären Nebelfänger sogar für private Anwender, allerdings weniger um Trinkwasser zu gewinnen, sondern um beispielsweise für Gießwasser im Garten.
Regional könnte in Deutschland selbst in einem trockenen Sommer durchschnittlich pro Quadratmeter Nebelfänger am Tag bis zu 10 Liter Wasser gesammelt werden. Für einen breiteren Einsatz, wie in der Landwirtschaft, ist die Effizienz der Nebelfänger bisher noch zu gering.
Es gibt jedoch Bestrebungen, dass der gesamte Wasserbedarf einer Person über Nebelfänger gedeckt werden soll. Besonderes Augenmerk wird dabei immer auf die Textilien gelegt, etwa indem Fadenstärken oder Maschenweiten variiert werden, um die Wirkungsweise zu verbessern.
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