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Menschen in weissen Kitteln schreiten durch die Gänge des Mikrotechnikgebäudes der ETH Lausanne. Im dritten Stock liegt das Büro von Elodie Dahan und ihrem Team. An den Wänden hängen Schläuche, auf dem Fensterbrett reihen sich Reagenzgläser, der Laborgeruch sticht leicht in der Nase. Mittendrin experimentiert Dahan an einem Osmoseverfahren, mit dem sie aus Abwärme industrieller Betriebe bald Strom gewinnen will.
Industriebetriebe setzen weltweit riesige Mengen an Wärme frei. «Mit dieser Energie könnte man flächendeckend die Haushalte in Europa und den USA versorgen», so Dahan. Viele Fabriken, gerade auch in der Schweiz, suchen stets nach neuen Methoden, diese Wärme wiederzuverwerten. Temperaturen über 100 Grad Celsius können dabei bereits wiederverwendet werden, zur Beheizung umliegender Wohngegenden oder zur Stromerzeugung. Doch hätten Tüftler bis anhin keinen effizienten Weg gefunden, niedrigere Temperaturen, wie sie etwa Industrieöfen abgeben, in grossen Mengen zu nutzen, sagt Dahan. Dafür will sie mit ihrem Forschungsteam nun eine Lösung gefunden haben.
Austausch zweier Flüssigkeiten
Der Name des Start-ups ist Programm: Die Forscher setzen auf das Osmoseverfahren aus der Natur. Dieses findet beim Austausch zweier Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Konzentration statt. So zum Beispiel wenn man zwei Wassertanks mit einer halbdurchlässigen Membran verbindet, auf der einen Seite Salzwasser und auf der anderen Trinkwasser einfüllt. Die Salzteilchen versuchen durch die Membran zu gelangen, um die Salzkonzentration auszugleichen. Sind sie zu gross, um zu passieren, kann nur das Wasser die Konzentrationsunterschiede aufheben. Es fliesst so lange vom Trinkwassertank in den Salzwassertank, bis der Wasserdruck den osmotischen Druck ausgeglichen hat. «Dieser Vorgang setzt eine mechanische Energie frei, mit deren Kraft wir eine Turbine in Gang setzen, die schliesslich Strom erzeugt», sagt Dahan.
Anstelle der Salzteilchen hat Dahan ein spezielles Konzentrat entwickelt, das den osmotischen Prozess beschleunigt. Osmoblue arbeitet mit einem geschlossenen Kreislauf. Demnach wird die Mischflüssigkeit aus Wasser und Konzentrat nach der Osmose mittels eines patentierten Verfahrens, das mit zugeführter Wärme angetrieben wird, erneut aufgespaltet. «Das ist das Herzstück unserer Erfindung», sagt Dahan. Deshalb könne sie nicht mehr dazu verraten. Denn direkte Konkurrenten gebe es noch keine – und das soll so bleiben. Ähnliche Verfahren sind bereits auf dem Markt (siehe Kasten). «Doch mit niedrig temperierter Wärme hat es noch keiner richtig geschafft», sagt Dahan.
Pilotmaschine bald im Bau
Vier Stockwerke unter dem Labor an der ETH Lausanne arbeitet das vierköpfige Team am Prototyp der Anlage. Auch einige Studenten helfen mit, erzählt Dahan, die in Lausanne in Mikrotechnologie promovierte. Bis in drei Monaten soll die erste Maschine fertig sein. Die 33-jährige Französin hofft auf eine erfolgreiche Testphase – denn bereits im Sommer will das Start-up den nächsten Schritt machen: Mit einem Industriebetrieb und einem Maschinenbauer soll die erste Pilotanlage gebaut werden. Die Anlage werde 100 Kilowatt Strom produzieren. Damit lassen sich etwa 20 Haushalte mit Strom versorgen. «Bis zur Marktreife wollen wir eine Maschine liefern, welche mindestens 1 Megawatt Leistung produziert», sagt Dahan. Damit liesse sich bereits ein kleines Quartier unterhalten.
Nachdem sich die Kosten für die Entwicklung und den Bau des Prototyps mit einer halben Million Franken über Stiftungen, Bund und Hochschule finanzieren liessen, ist das junge Unternehmen auf die finanzielle Unterstützung von Partnern angewiesen. Für das Pilotprojekt benötigt das Start-up 1,8 Millionen Franken. Die Gespräche mit Industriepartnern seien teilweise schon fortgeschritten, so Dahan. Viele Fabriken suchten nach einer Möglichkeit, hohe Mengen ihrer Abwärme zu nutzen. Zu den Interessenten gehören Zementhersteller, Kehrichtverbrennungsanlagen und Papierfabriken. Einer von ihnen ist Stéphane Zermatten, Chef der Verbrennungsanlage Tridel in Lausanne: «An einem Testversuch mit dem Prototyp wären wir auf alle Fälle interessiert.» Denn gerade bei der Kehrichtverbrennung entsteht Abwärme um 50 Grad Celsius, die sonst oft ungenutzt bleibt.
Thermik
2012 stammten in der Schweiz 5,5 Prozent der erzeugten Elektrizität von 68 019 Gigawatt-Stunden (GWh) aus thermischen Stromquellen. Diese gewinnen aus fossilen oder biogenen Energieträgern Strom. Dazu zählen vor allem Kehrichtverbrennungsanlagen.
Konkurrenz
Es gibt weitere Akteure, die mit einem ähnlichen Verfahren Temperaturunterschiede zweier Wärmequellen zur Stromerzeugung nutzen (Organic Rankine Cycle). In Norwegen betreibt die Firma Statkraft ein Osmosekraftwerk. Auch dort dient die Osmose der Stromerzeugung. Sie findet im Austausch zwischen Salz- und Süsswasser statt.