Oft muss die Klobürste ran und Nachspülen ist angesagt! Enorme Wassermengen rauschen täglich durch die Kloschüsseln der Welt, nur um klebrige Reste von Geschäftchen wegzuspülen. Diese Ressourcen-Verschwendung soll nun eine raffinierte Technologie eindämmen: Forscher haben ein Zwei-Komponenten-Spray entwickelt, das Keramikoberflächen eine super-rutschige Beschichtung verpasst. So kann die Klobürste im Ständer bleiben, für Hygiene ist gesorgt und vor allem ist deutlich weniger Spülwasser nötig, belegen Tests.
Eine kostbare Ressource – fürs Klo! Wasserknappheit macht bekanntlich vielen Regionen der Welt zu schaffen. Dennoch werden Schätzungen zufolge täglich mehr als 141 Milliarden Liter Wasser ausschließlich zum Spülen von Toiletten verwendet. Der Grund: Um vor allem den Kot restlos in die Kanalisation zu befördern, ist ein gewisses Volumen nötig. Hinzu kommt allerdings, dass die teils klebrige Substanz oft Rückstände in der Toilettenschüssel hinterlässt. Nach dem Gebrauch der Klobürste wird dann häufig noch ein zweites Mal gespült.
Für dieses verschwenderische Toiletten-Problem besteht Lösungsbedarf, dachten sich die Forscher um Tak-Sing Wong von der Pennsylvania State University in University Park. Nun präsentieren sie ihr vielversprechendes Konzept: “Wir haben eine biologisch inspirierte, schmutz- und bakterienabweisende Beschichtung entwickelt, die eine Toilette im Wesentlichen selbstreinigend macht”, sagt Wong. Das Konzept könnte den Spülwasserverbrauch deutlich reduzieren, sind die Wissenschaftler überzeugt.
Ein Zwei-Komponenten-Spray sorgt fürs Rutschen
Wie sie erklären, wird die Schicht aus zwei Komponenten gebildet, die nacheinander durch ein Spray auf eine Keramikoberfläche aufgetragen werden. Das erste Spray bildet dabei eine Nanostruktur aus speziellen Polymeren auf der Glasur der Toilettenschüssel. “Wenn diese Substanz trocknet, bilden sich Moleküle, die wie Härchen aussehen und einen Durchmesser haben, der etwa 1.000.000 Mal dünner ist als der eines menschlichen Haars”, sagt Wang. Ähnliche Strukturen sind aus der Natur bekannt und sorgen etwa für den berühmten Lotoseffekt von Blättern. Während das erste Spray bereits eine extrem glatte Oberfläche erzeugt, verstärkt das zweite Spray den Effekt, indem es eine dünne Schicht Schmiermittel um die mikroskopischen Haarstrukturen legt.
Die Applikation der Schichten ist vergleichsweise unproblematisch und scheint für den häuslichen Gebrauch gut geeignet: Um das Zwei-Komponenten-Material aufzutragen, sind den Wissenschaftlern zufolge nur etwa fünf Minuten nötig. Und offenbar ist die Substanz auch überraschend widerstandsfähig: Bei einer herkömmlichen Toilette muss man die Rutsch-Schicht erst nach etwa 500 Spülungen erneut auftragen, berichten Wang und seine Kollegen.
Alles rutscht und perlt ab
Wie gut es mit der Beschichtung flutscht, haben die Forscher durch Versuche mit synthetischen Imitationen von kleinen und großen Geschäftchen eindrucksvoll dokumentiert. Alles rutscht und perlt demnach spurlos von den Keramiken ab. Dadurch lassen sich Toiletten mit einem Bruchteil des zuvor benötigten Wassers sauber halten, sagen die Wissenschaftler. Die Experimente verdeutlichten zudem, dass die Oberflächenbeschichtung auch Bakterien keinen Halt bietet, die Infektionskrankheiten oder unangenehme Gerüche verursachen können.
Neben dem Potenzial der Wassereinsparung bei Toiletten in entwickelten Ländern könnte das Konzept auch in ärmeren Regionen für mehr Hygiene sorgen, sagen die Forscher. Dort ist oft keine Spülung in sanitären Anlagen möglich – wasserlose Toiletten sind in Entwicklungsländern weit verbreitet. “Die enormen Verschmutzungen an diesen Toiletten sind nicht nur für die Benutzer unangenehm, sondern bergen auch ernste gesundheitliche Risiken”, sagt Wong. Wenn jedoch eine wasserlose Toilette oder ein wasserfreies Urinal mit der neuen Beschichtung versehen wird, kann sich die Lage deutlich bessern, so die Wissenschaftler.
Wie sie abschließend berichten, hat ihr Konzept bereits das Labor verlassen: Ein Teil des Entwicklerteams hat ein Start-up-Unternehmen gegründet, um das vielversprechende Verfahren auf den Markt zu bringen. “Es ist mein Ziel, Dinge zu erfinden, von denen jeder profitieren kann”, betont Wong in diesem Zusammenhang. “Und Unternehmertum kann dazu beizutragen”, so der Wissenschaftler.
Quelle: Penn State, Fachartikel: Nature Sustainability, doi: 10.1038/s41893-019-0421-0
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