Weniger Energiebedarf bei der Trinkwassergewinnung aus Meer- und Schmutzwasser

(21.6.2019; pte) Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben ein Verfahren entwickelt, mit dem umweltfreundlicher und wirtschaftlicher als bisher aus Meer- bzw. Schmutzwasser Trinkwasser gewonnen werden kann. Um die Technologie weiter zu entwickeln und zu vermarkten, wurde nun mit Aqualife Global ein Spin-off der EPFL gegründet.

Jeff Ong vom Labor für anorganische Synthese und Katalytik an der EPFL sowie Protagonist von Aqualife Global setzt dabei grundsätzlich auf die klassische Verdampfungsmethode:

• Meerwasser oder industrielle Abwässer werden erhitzt,
• der Wasserdampf wird abgekühlt, so dass er kondensiert,
• das Kondensat enthält keine Fremdstoffe mehr und ist nach einer Aufbereitung als Trinkwasser geeignet.

Unterdruck und Kaskadierung sparen Energie

Die seit Jahrzehnten erprobte Technik hat allerdings einen Nachteil: Sie benötigt vergleichsweise viel Energie. Herr Ong hat deshalb den Prozess in mehrere Stufen aufgeteilt. In der ersten wird der Rohstoff erhitzt, wie bisher. Der Druck in dem Gefäß, in dem die Ausgangswässer erhitzt werden, liegt aber unter dem des normalen Luftdrucks. Dadurch verdampfen sie bereits bei 80°C. In einem Wärmetauscher gibt der Dampf seine Energie ab und kondensiert zu Trinkwasser.

Das Restwasser, dessen Salz- oder Schmutzkonzentration weitaus größer ist als im Ausgangsmaterial, wird in eine zweite Stufe mit noch niedrigerem Druck geleitet. Die Wärmeenergie, die in Stufe eins zurückgewonnen wurde, reicht jetzt aus, um das Salzwasser zu erwärmen, so dass es verdampft. Die Wärmeenergie wird erneut zurückgewonnen. Nach mehreren Schritten dieser Art hat der Rückstand einen so hohen Salz- oder Fremdstoffanteil, dass eine weitere Nutzung nicht mehr möglich ist. Wärmeenergie muss nur in Stufe eins zugeführt werden. In den nächsten Stufen reicht die zurückgewonnene Energie aus den Vorstufen. Energie wird dann nur noch benötigt, um den Unterdruck zu erzeugen. Insgesamt ist der Energiebedarf erheblich niedriger als im klassischen Prozess.

27 Milliarden Dollar sind zu verteilen

Aqualife Global will sich von dem riesigen Entsalzungskuchen eine ordentliche Scheibe abschneiden. Die Umsätze mit Entsalzungsanlagen werden nach Schätzungen im Jahr 2025 rund 27 Mrd. Dollar erreichen.

Noch 2019 soll eine Demonstrationsanlage fertig werden, die in einen Container integriert wird, damit sie leicht transportiert werden kann. Sie könnte mit Solarenergie betrieben werden, so dass Menschen, die heute noch keinen Zugang zu sauberem Wasser haben, versorgt werden könnten.

Übrigens: Moderne Entsalzungsanlagen arbeiten derzeit nicht mit der klassischen Verdampfung, sondern mit Umkehrosmose. Dazu wird Salzwasser unter Druck gesetzt, eine Membran hält die Salzmoleküle zurück, und nur sauberes Wasser kann passieren. Mit dieser ebenfalls sehr energieintensiven Technik lässt sich nicht das volle Wasser-Potential gewinnen. Eine nachgeschaltete Aqualife-Anlage könnte das angereicherte Salzwasser noch nutzen.