InselMagazin: Umwelt & Natur - Flora & Fauna

InselMagazin: Umwelt & Natur

Technologische Grundlagen der Entsalzung

Thermische Entsalzungsverfahren

Thermische Entsalzung nutzt Wärmeenergie, um Wasser zu verdampfen und von gelösten Salzen zu trennen. Die beiden verbreitetsten Verfahren sind:

Mehrstufige Flash-Verdampfung (Multi-Stage Flash, MSF):
In diesem Prozess wird Meerwasser unter Druck erhitzt und durch schrittweise Druckreduktion in mehreren Stufen verdampft. Der Dampf kondensiert zu entsalztem Wasser, während die Salze zurückbleiben. MSF-Anlagen zeichnen sich durch hohe Betriebssicherheit und Langlebigkeit aus, sind jedoch energieintensiv.

Mehrfacheffektdestillation (Multiple Effect Distillation, MED):
MED nutzt den entstehenden Dampf aus einer Stufe als Wärmequelle für die nächste. Durch diese Wärmerückgewinnung ist MED energieeffizienter als MSF und eignet sich für mittelgroße bis große Kapazitäten.

Membranbasierte Entsalzungsverfahren

Membranverfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie vergleichsweise energieeffizient sind und sich für verschiedene Salzgehalte eignen:

• Umkehrosmose (Reverse Osmosis, RO):
  RO ist derzeit das weltweit dominierende Entsalzungsverfahren. Unter hohem Druck wird Wasser durch semipermeable Membranen gepresst, die Salze und andere gelöste Stoffe zurückhalten. RO zeichnet sich durch hohe Reinheit des erzeugten Wassers und gute Skalierbarkeit aus.
• Elektrodialyse (ED):
  Bei der Elektrodialyse werden ionenselektive Membranen verwendet, die Ionen unter einem elektrischen Feld transportieren. Dieses Verfahren eignet sich vor allem zur Entsalzung von Brackwasser oder leicht salzhaltigem Wasser und wird häufig in industriellen Prozessen eingesetzt.

Anwendungsbereiche von Entsalzungsanlagen

Trinkwasserversorgung

In wasserarmen Regionen – etwa auf Inseln wie den Kanarischen Inseln oder in Nahoststaaten – stellen Entsalzungsanlagen die primäre Quelle für trinkbares Wasser dar. Sie sichern die Grundversorgung für Haushalte, Tourismus und öffentliche Einrichtungen.

Landwirtschaft

In zunehmend trockenen Anbaugebieten ermöglicht die Entsalzung die künstliche Bewässerung und damit eine Ausweitung der Agrarproduktion. Die Verwendung von entsalztem Wasser für Pflanzen stellt jedoch besondere Anforderungen an die Mineralzusammensetzung und erfordert ergänzende Aufbereitungsschritte.

Industrielle Nutzung

Industrien mit hohen Anforderungen an die Wasserreinheit – beispielsweise in der Lebensmittel-, Pharma- oder Halbleiterproduktion – nutzen entsalztes Wasser als Prozess- oder Kühlwasser. Der gleichmäßige Qualitätsstandard von RO-Anlagen ist hier von besonderem Vorteil.

Notfallversorgung

Mobile Entsalzungssysteme kommen bei Naturkatastrophen oder akuter Wasserknappheit zum Einsatz. Sie bieten schnelle Versorgungslösungen für betroffene Bevölkerungsgruppen und können einen wesentlichen Beitrag zur Resilienz leisten.

Prozessabläufe und Nachbehandlung

Technischer Ablauf

Bei MSF: Das Meerwasser wird zunächst erhitzt und in mehreren Vakuumkammern schrittweise verdampft. Der Dampf wird in Kondensatoren gesammelt und als Frischwasser abgeführt.

Bei RO: Das salzhaltige Wasser wird vorbehandelt (z. B. durch Filtration), anschließend durch Hochdruckpumpen durch semipermeable Membranen gepresst. Das Produktwasser wird aufgefangen, das Konzentrat zurückgeführt oder entsorgt.

Nachbehandlung des Wassers

Da das erzeugte Wasser nahezu frei von Mineralien ist, muss es häufig angepasst werden:

• Desinfektion: UV-Bestrahlung oder Chlorierung zur Entfernung mikrobieller Kontaminationen.
• Remineralisierung: Zufuhr von Calcium- und Magnesiumsalzen zur Verbesserung des Geschmacks und zur Stabilisierung der Wasserchemie.
• pH-Korrektur: Anpassung auf einen neutralen bis leicht basischen pH-Wert zur Vermeidung von Korrosion in Rohrleitungen.

Fallbeispiel: Entsalzung auf den Kanarischen Inseln

Historische Entwicklung

Die Kanarischen Inseln zählen zu den Vorreitern in der Nutzung von Entsalzungstechnologie. Bereits in den 1960er Jahren wurde auf Lanzarote die erste Anlage errichtet. Seither wurden die Kapazitäten kontinuierlich erweitert, um dem steigenden Wasserbedarf – insbesondere durch den Tourismus – gerecht zu werden.

Aktuelle Bedeutung

Heute existieren über 300 Entsalzungsanlagen im Archipel, die zusammen mehr als 60 % des Trinkwassers bereitstellen. Neben großen RO-Anlagen in touristischen Zentren existieren zahlreiche dezentrale Anlagen zur Versorgung abgelegener Gebiete.

Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Trotz ihrer Vorteile stehen Entsalzungsanlagen weiterhin vor mehreren Herausforderungen:

• Energieverbrauch: Besonders thermische Verfahren benötigen große Mengen Energie. Der Übergang zu erneuerbaren Energiequellen ist daher essenziell.
• Umweltauswirkungen: Die Rückleitung von hochkonzentrierter Sole ins Meer kann marine Ökosysteme beeinträchtigen. Moderne Anlagen setzen zunehmend auf kontrollierte Ableitung oder Soleverwertung.
• Kostenstruktur: Zwar sind die Kosten für Entsalzung in den letzten Jahrzehnten gesunken, sie liegen jedoch weiterhin über denen konventioneller Wassergewinnung.

Zukunftsaussichten

Innovationen wie Energie-Rückgewinnungssysteme, hybride Entsalzungsanlagen (z. B. Kombination von RO und MED) sowie der verstärkte Einsatz von Photovoltaik- und Windenergie bieten vielversprechende Wege, die Technologie nachhaltiger und wirtschaftlicher zu gestalten.

Entsalzungsanlagen stellen eine unverzichtbare Antwort auf die globale Wasserkrise dar. Durch fortlaufende technologische Entwicklungen und sinkende Betriebskosten können sie zunehmend flächendeckend zur Wassersicherheit beitragen – nicht nur in trockenen Küstenregionen, sondern auch als strategische Ergänzung in wasserreichen Ländern mit saisonalen Schwankungen. Inseln wie die Kanaren demonstrieren eindrucksvoll, wie Entsalzung zur Grundversorgung und Resilienz beitragen kann.

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Literaturverzeichnis

• Lattemann, S., & Höpner, T. (2008). Environmental impact and impact assessment of seawater desalination. Desalination, 220(1–3), 1–15.
• Ghaffour, N., Missimer, T. M., & Amy, G. L. (2013). Technical review and evaluation of the economics of water desalination: Current and future challenges for better water supply sustainability. Desalination, 309, 197–207.
• United Nations University (UNU-INWEH). (2020). The State of Desalination and Brine Production: A Global Outlook.
• Gobierno de Canarias. (2022). Informe sobre la gestión del agua y el uso de desalación en Canarias.
• International Desalination Association (IDA). (2023). Desalination Yearbook 2023.
• IPCC. (2023). Climate Change 2023: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Working Group II Contribution.