Süßwasser aus dem Meer - Vakuum senkt Energiebedarf bei Entsalzung

Süßwasser aus dem Meer - Vakuum senkt Energiebedarf bei Entsalzung

Die Menschheit wächst, Wasser wird zum knappen Gut. Was läge da näher, als die unerschöpfliche Reserve der Ozeane anzuzapfen? In Entsalzungsanlagen wird aus ihnen trinkbares Süßwasser gewonnen. Dabei spielt Vakuum eine entscheidende Rolle.
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Vakuum steigert Effizienz

Es gibt zwei grundlegend verschiedene Möglichkeiten, dem Meerwasser Salz zu entziehen: mit und ohne Verdampfung, die in der Fachsprache Phasenübergang heißt. Wenn Wasser verdampft, also von der flüssigen in die gasförmige Phase übergeht, bleiben alle Stoffe zurück, die einen höheren Siedepunkt als das Wasser haben. Dazu gehört auch das Salz. Wenn der Dampf wieder destilliert, also wieder in die flüssige Phase übergeht, gewinnt man reines Wasser.

Dieses Prinzip kommt in vielen Meerwasserentsalzungsanlagen zur Anwendung. Um seine Effizienz zu steigern, wird es häufig unter Vakuum angewendet. Denn um das Meerwasser zu verdampfen, muss es erhitzt werden – bei atmosphärischem Druck auf eine Temperatur von etwa 115 °C. Im Unterdruck kann eine Verdampfung dagegen bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen erreicht werden. Mit einem Grobvakuum von 42,4 mbar klappt das sogar noch bei nur 30 Grad Celsius. „Das Vakuum ermöglicht die effiziente Nutzung der eingesetzten thermischen Energie", erklärt Dr. Markus Spinnler vom Verein Deutsche Meerwasserentsalzung.

Klein und robust

Bei den Methoden ohne Phasenübergang herrscht große Vielfalt. Häufig werden Membranverfahren verwendet, wie zum Beispiel die sogenannte Umkehrosmose. Hier wird salziges oder verschmutztes Wasser durch eine Membran gepresst, die nur Wassermoleküle passieren lässt und unerwünschte Partikel, darunter auch die Salz-Ionen, zurückhält.

Eine Art Zwitter ist die Membrandestillation, bei der die Trennung von Wasser und Salz sowohl thermisch als auch mechanisch erfolgt. Durch Anlegen eines Vakuums wird dabei zum einen die Verdampfungstemperatur herabgesetzt. Zum anderen werden damit Gase, deren Moleküle so groß sind, dass sie die Poren der Membran verstopfen können, entfernt. „Mit der Membrandestillation lassen sich kleinere, sehr robuste Anlagen realisieren", erläutert Dr. Markus Spinnler. „Das Vakuum steigert ihre Leistungsdichte und Wirtschaftlichkeit."

Entsalzung versorgt 300 Millionen Menschen mit Wasser

Viele Regionen leiden unter Wasserknappheit, ihre Zahl und Ausdehnung werden immer größer. Das liegt zum Teil am Klimawandel, der manche Landstriche regelrecht austrocknen lässt. Zudem wachsen Wirtschaft und Bevölkerung global, und mit der ökonomischen Entwicklung wächst auch der Wasserverbrauch pro Kopf. Zu allem Überfluss ist die Zunahme der Bevölkerung oft dort am größten, wo die natürlichen Süßwasserquellen besonders rar sind: rund um den Persischen Golf, in den ariden Zonen Afrikas, Nordamerikas und Zentralasiens oder an der Nordküste des Mittelmeeres.

Nach Angaben der International Desalination Association (IDA) waren im Juni 2015 weltweit 18.426 Entsalzungsanlagen mit einer Gesamtkapazität von rund 87 Millionen Kubikmeter in Betrieb, die etwa 300 Millionen Menschen mit Wasser versorgen. In Israel wird bereits rund 40 Prozent des Wasserbedarfs mit entsalztem Meerwasser gedeckt. Das ist der höchste Anteil unter allen Ländern. Die größten Anlagen stehen – neben Israel – in den Golfstaaten, Australien und Kalifornien. Alle Prognosen sagen mittel- und langfristig ein starkes Wachstum für die Meerwasserentsalzung voraus.

Busch liefert seit mehr als 30 Jahren Vakuumtechnik für Meerwasserentsalzungsanlagen auf der ganzen Welt.


Selbst London braucht Meerwasser

Selbst im regenreichen England reicht das Wasser von oben nicht überall. Um die Versorgung der Metropole London sicherzustellen, wurde 2010 an der Themsemündung die Beckton Desalination Plant in Betrieb genommen. Sie kann täglich 150 Millionen Liter Süßwasser aus dem bei Ebbe abfließenden Meerwasser gewinnen. Der Wasserbedarf in London ist größer als die natürlichen Süßwasserquellen, die aus der Umgebung erschlossen werden können. Wachsende Bevölkerung und wirtschaftliches Wachstum steigern seit Jahren den Wasserbedarf.

Anderen Großstädten wie Peking, New York oder Los Angeles geht es ähnlich. Sie beziehen Wasser aus weit entfernt liegenden Landesteilen, mit aufwendigen Kanalsystemen oder setzen zunehmend auch auf die Meerwasserentsalzung.

Neben der Nutzung in Großstädten trägt auch die Landwirtschaft weltweit zu einer Verschärfung der Süßwasserknappheit bei. In vielen Teilen der Erde sind die natürlichen Süßwasserspeicher so stark übernutzt, dass eine natürliche Regenerierung nicht mehr gewährleistet ist. Weltweit wächst damit der Bedarf, Wasser zu sparen und neue Quellen zu erschließen.


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