Technologie der Meerwasserentsalzung verwendet physikalische, chemische oder biologische Methoden, um Salz und verschiedene Verunreinigungen aus dem Meerwasser zu entfernen und Salzwasser in Süßwasser umzuwandeln, das als Trinkwasser, für die landwirtschaftliche Bewässerung und für industrielle Zwecke geeignet ist. Die derzeit gängigen Entsalzungsverfahren haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile und eignen sich für unterschiedliche Anwendungsszenarien. Wie wird Wasser entsalzt? Im folgenden Text werden die wichtigsten technologischen Ansätze im Detail erläutert.
Wie wird das Wasser durch Destillation entsalzt?
Durch Destillation kann Wasser zu Süßwasser entsalzt werden. Die Destillation ist die erste Technologie zur Entsalzung von Meerwasser, die erfolgreich in industriellem Maßstab eingesetzt wurde. Ihr Grundprinzip ist dem natürlichen Wasserkreislauf ähnlich. Das Grundprinzip ähnelt dem natürlichen Wasserkreislauf: Meerwasser wird erhitzt, um die Verdunstung anzuregen, dann wird der entstehende Wasserdampf abgekühlt und zu Süßwasser kondensiert, wodurch das Salz vom Wasser getrennt wird.
Vor- und Nachteile der destillativen Entsalzung
Zu den Vorteilen dieses Verfahrens gehören sein einfacher Betrieb, seine stabile Leistung und seine breite Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Salzgehalte des Meerwassers, wodurch es sich besonders für Gebiete mit reichlich vorhandenen Energieressourcen eignet.
Die derzeit am häufigsten verwendete Destillationstechnologie ist die mehrstufige Flash-Destillation. Bei dieser Methode wird Meerwasser in mehrere Entspannungskammern mit progressiv abnehmendem Druck eingeleitet, wodurch das Meerwasser bei Temperaturen unterhalb seines Siedepunkts schnell verdampft. Der entstehende Wasserdampf wird dann kondensiert und als Süßwasser aufgefangen.
Im Vergleich zu den herkömmlichen einstufigen Destillationsverfahren senkt die mehrstufige Flash-Destillation den Energieverbrauch erheblich und benötigt weniger Platz. Sie haben mehrere große Entsalzungsanlagen gebaut, die diese Technologie in energiereichen Regionen wie dem Nahen Osten nutzen. Darüber hinaus nutzt die Niedertemperatur-Mehreffekt-Destillation die Abwärme von Dampf, um mehrere Verdampfungs- und Kondensationszyklen durchzuführen, was die Energieeffizienz weiter verbessert und sie für die Integration mit Anlagen wie Kraftwerken geeignet macht.
Wie wird das Wasser durch Umkehrosmose entsalzt?
Mit Umkehrosmose kann Wasser zu Trinkwasser entsalzt werden. Die Umkehrosmose ist eine Technologie zur Meerwasserentsalzung, die sich in den letzten Jahrzehnten rasch durchgesetzt hat. Sie beruht auf den selektiven Durchlässigkeitseigenschaften der halbdurchlässigen Umkehrosmose-Membranen. Unter hohem Druck wird Meerwasser durch eine Umkehrosmosemembran gepresst, die nur Wassermoleküle durchlässt, während Salze, Schwermetallionen und andere Verunreinigungen auf der anderen Seite der Membran zurückgehalten werden, so dass qualifiziertes Süßwasser entsteht.
Vor- und Nachteile der Umkehrosmose-Meerwasserentsalzung
Die zentrale Wettbewerbsfähigkeit dieser Technologie liegt in der Erforschung und Anwendung von Hochleistungs-Umkehrosmose-Membranen. Die Durchlässigkeit und die Korrosionsbeständigkeit der Membranen wirken sich direkt auf die Entsalzungseffizienz und die Gesamtkosten aus.
Im Vergleich zur Destillation wird bei der Umkehrosmose der Energieverbrauch erheblich gesenkt, denn sie benötigt nur ein Drittel bis die Hälfte der Energie der Destillation. Außerdem ist die Anlage kompakt und hat eine kurze Bauzeit, so dass sie sich für den Einsatz in Gebieten mit strengen Beschränkungen in Bezug auf Platz und Energieverbrauch eignet, z. B. in Städten und auf Inseln.
Allerdings stellt diese Technologie hohe Anforderungen an die Vorbehandlung des Meerwassers. So müssen Schwebstoffe, kolloidale Substanzen und Mikroorganismen zuvor aus dem Meerwasser entfernt werden, um ein Verstopfen der Membranporen zu verhindern. Darüber hinaus sind die Kosten für den Austausch von Umkehrosmose-Membranen hoch, und für die anschließende Wartung ist Fachpersonal erforderlich, was in gewissem Maße die Verbreitung dieser Technologie in einigen weniger entwickelten Regionen einschränkt.
Andere zusätzliche Entsalzungstechnologien
Welche anderen Methoden zur Entsalzung von Wasser gibt es? Neben den beiden oben genannten Hauptverfahren befinden sich mehrere andere Meerwasserentsalzungstechnologien in der Forschungs- und Entwicklungsphase oder in kleinen Pilotanwendungen.
Bei der Elektrodialyse wird die selektive Durchlässigkeit von Ionenaustauschermembranen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes genutzt, um Ionen im Meerwasser in Richtung der Elektroden wandern zu lassen und so die Trennung von Süßwasser und Salz zu erreichen. Sie eignet sich für die Behandlung von Meer- oder Brackwasser mit niedrigem Salzgehalt und wird häufig in kleinen Trinkwasseraufbereitungsprojekten eingesetzt.
Die solarbetriebene Meerwasserentsalzungstechnologie kombiniert die Vorteile erneuerbarer Energien, indem sie Sonnenkollektoren zur Erwärmung von Meerwasser oder zur Stromversorgung von Umkehrosmosesystemen einsetzt. Sie ist umweltfreundlich und nachhaltig und eignet sich daher für abgelegene Gebiete mit viel Sonnenlicht. Allerdings wird diese Technologie durch Wetterumschwünge erheblich beeinträchtigt, und es mangelt ihr an Betriebsstabilität, so dass sie noch nicht in großem Umfang industriell eingesetzt wird.
Darüber hinaus überwinden neue Technologien wie die Membrandestillation und die Gefrierentsalzung kontinuierlich ihre Grenzen und werden die Entsalzungskosten in Zukunft wahrscheinlich weiter senken und die Effizienz verbessern.
Zusammenfassend
Insgesamt kann die komplementäre Anwendung verschiedener Technologien die Ressourcenausstattung der verschiedenen Regionen besser berücksichtigen und so diversifizierte Lösungen für das Problem der globalen Wasserknappheit bieten.
