Da die Süßwasserressourcen weltweit immer knapper werden, hat sich die Entsalzung als entscheidende Lösung für die Wassersicherheit herauskristallisiert. Unter den verfügbaren Technologien haben sich die Umkehrosmose (RO) und die thermische Entsalzung zu den beiden dominierenden Ansätzen entwickelt, von denen jeder seine eigenen Vorteile und Anwendungen hat.

Die Umkehrosmose funktioniert, indem Meerwasser unter hohem Druck durch semipermeable Membranen gepresst wird, wodurch Wassermoleküle passieren können, während Salze, Mineralien und andere Verunreinigungen blockiert werden. Moderne RO-Systeme wie NIROBOX™ haben die Effizienz und Zuverlässigkeit dieser Technologie erheblich verbessert.

Der Entsalzungsprozess umfasst mehrere kritische Phasen:

1. Vorbehandlung: Meerwasser durchläuft mehrere Filtrationsschritte, um suspendierte Feststoffe, Algen und Mikroorganismen zu entfernen, die die Membranen beschädigen könnten. Fortschrittliche Systeme beinhalten Sandfiltration, Ultrafiltration und chemische Behandlung, um die Wasserqualität zu optimieren, bevor es die RO-Membranen erreicht.

2. Hochdruckpumpen: Spezialisierte Pumpen erhöhen den Wasserdruck, um den natürlichen osmotischen Druck zu überwinden, was typischerweise 50-80 bar für die Meerwasserentsalzung erfordert. Energierückgewinnungsgeräte können bis zu 60 % dieser Energie aus dem Sole-Strom zurückgewinnen.

3. Membrantrennung: Das Herzstück des Systems verwendet spiralgewickelte Membranelemente, die 99,7 % der gelösten Salze entfernen können. Moderne Dünnschicht-Verbundmembranen erreichen höhere Flussraten und längere Lebensdauern als frühere Celluloseacetat-Versionen.

4. Nachbehandlung: Das produzierte Wasser erhält Mineralanpassung, pH-Wert-Ausgleich und Desinfektion, um die Trinkwasserstandards oder spezifische industrielle Anforderungen zu erfüllen.

5. Sole-Management: Konzentrierte Sole erfordert sorgfältige Entsorgungsstrategien, typischerweise unter kontrollierter Einleitung mit Diffusorsystemen, um die Umweltbelastung zu minimieren.

• Modulare Designs ermöglichen eine skalierbare Kapazität von kleinen Gemeinden bis zu großen Kommunen
• Der Energieverbrauch ist seit den 1970er Jahren um 80 % gesunken und liegt jetzt bei durchschnittlich 3-4 kWh/m³
• Kompakte Stellfläche ermöglicht den Einsatz an Orten mit begrenztem Platzangebot
• Kann verschiedene Wasserquellen über Meerwasser hinaus behandeln, einschließlich Brackwasser und Abwasser

Thermische Verfahren, einschließlich Mehrstufen-Flash (MSF) und Mehrfach-Effekt-Destillation (MED), verdampfen Meerwasser und kondensieren den Dampf, um Frischwasser zu erzeugen. Diese Methoden sind in Regionen mit Zugang zu kostengünstiger Wärmeenergie nach wie vor weit verbreitet.

Mehrstufen-Flash (MSF): Erwärmtes Meerwasser fließt durch eine Reihe von Kammern mit progressiv niedrigeren Drücken, wodurch in jeder Stufe eine sofortige Verdampfung ("Flash") verursacht wird. MSF-Anlagen benötigen typischerweise 10-16 kWh/m³ thermische Energie plus 2,5-5 kWh/m³ elektrische Energie.

Mehrfach-Effekt-Destillation (MED): Mehrere Verdampfer arbeiten in Reihe, wobei jeder die latente Wärme aus dem Dampf der vorherigen Stufe nutzt. MED-Systeme erreichen eine bessere Energieeffizienz als MSF und benötigen 6-12 kWh/m³ thermische Energie.

• Erzeugt unabhängig von der Speisesalinität Wasser von konstant hoher Reinheit
• Kann Abwärme aus Kraftwerken oder Industrieprozessen nutzen
• Weniger empfindlich gegenüber Schwankungen der Rohwasserqualität als Membransysteme
• Lange Betriebserfahrung mit nachgewiesener Zuverlässigkeit

Die Wahl zwischen RO und thermischer Entsalzung beinhaltet mehrere Überlegungen:

Energiebedarf: RO bietet im Allgemeinen einen geringeren Energieverbrauch, insbesondere bei Verwendung moderner Energierückgewinnungsgeräte. Thermische Anlagen werden wettbewerbsfähiger, wenn Abwärme verfügbar ist.

Wasserqualität: Thermische Verfahren erzeugen ultrareines Wasser, während RO für bestimmte Anwendungen möglicherweise eine zusätzliche Nachbehandlung erfordert.

Kapitalkosten: Große thermische Anlagen erfordern höhere Anfangsinvestitionen, können aber in bestimmten Szenarien niedrigere Betriebskosten haben.

Betriebliche Flexibilität: RO-Systeme können die Produktion leichter an Nachfrageschwankungen anpassen.

Umweltauswirkungen: Beide Technologien erzeugen konzentrierte Sole, aber RO-Systeme produzieren typischerweise kleinere Mengen. Die Energiequelle beeinflusst den gesamten ökologischen Fußabdruck erheblich.

Die Branche entwickelt sich ständig weiter, mit mehreren wichtigen Entwicklungen:

Hybridsysteme: Die Kombination von RO mit thermischen Verfahren kann den Energieverbrauch und die Wasserrückgewinnungsraten optimieren.

Erneuerbare Integration: Solarbetriebene RO-Systeme und MED-Anlagen, die solarthermische Energie nutzen, werden immer häufiger.

Fortschrittliche Materialien: Neue Membranchemien und -konfigurationen versprechen eine höhere Salzabweisung und Fouling-Beständigkeit.

Sole-Verwertung: Technologien zur Gewinnung wertvoller Mineralien aus Konzentratströmen gewinnen an Bedeutung.

Da die Wasserknappheit weltweit zunimmt, werden sowohl die Umkehrosmose als auch die thermische Entsalzung eine entscheidende Rolle in den Strategien zur Wassersicherheit spielen. Die optimale Technologieauswahl hängt von den lokalen Gegebenheiten, den verfügbaren Energiequellen und den spezifischen Anforderungen an die Wasserqualität ab.