Ein Drittel der Weltbevölkerung hat keinen Zugang zu Trinkwasser und Prognosen zeigen, dass bis 2050 mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung unter sogenanntem Wasserstress leben wird. Wasserknappheit in Bezug auf die Trinkwasserversorgung, aber auch mit Blick auf die Landwirtschaft, die Industrie und die Kommunen ist nicht mehr nur ein Problem von Entwicklungsländern oder bestimmten Trockengebieten. Es wird zunehmend zu einem Problem, das zum Wohle aller auf der Welt rasch angegangen werden sollte. In diesem Artikel stellen wir von Alcimed zwei vielversprechende technologische Lösungen zur Bekämpfung der Wasserknappheit vor und entschlüsseln die Hindernisse, die ihrer Entwicklung in Europa entgegenstehen.
Entsalzung und Abwasserwiederverwendung sind heute zwei zuverlässige Möglichkeiten, um Wasserknappheit zu verhindern und unkonventionelle Wasserquellen zu erschließen.
Bei der Entsalzung von Meerwasser werden die im Wasser gelösten Mineralsalze entfernt. Bei der Wasserwiederverwendung hingegen wird kommunal oder industriell genutztes Abwasser in Wasser umgewandelt, das für eine Vielzahl von Zwecken wiederverwendet werden kann – von der Wiederverwendung in der Landwirtschaft bis hin zur direkten Wiederverwendung als Trinkwasser.
Heute erhalten mehr als eine halbe Milliarde Menschen ihr tägliches Trinkwasser durch Entsalzung – vor allem im Nahen Osten, in China und Indien, da die Vorschriften dies dort erlauben.
Diese beiden Möglichkeiten haben im Laufe der Jahre ihre technologische Reife erlangt: Die Entsalzung erfolgt heute durch Umkehrosmose und die Wiederverwendung durch Hochleistungsmembranen, die es ermöglichen, sehr reines Wasser zu gewinnen.
Die Meerwasserentsalzung wird hauptsächlich zur Gewinnung von frischem Trinkwasser eingesetzt. Heute erhalten mehr als eine halbe Milliarde Menschen ihr tägliches Trinkwasser durch Entsalzung – vor allem im Nahen Osten, in China und Indien, da die Vorschriften dies dort erlauben. In Europa hingegen ist die direkte Wiederverwendung als Trinkwasser gesetzlich nicht erlaubt, da man noch nicht von der Sicherheit des Wassers überzeugt ist. Wiederverwendetes Wasser wird daher hauptsächlich für die Landschaftsbewässerung und für städtische oder industrielle Zwecke verwendet.
Die Entsalzung wird zunehmend als zu energieintensiv betrachtet und ihre Umweltauswirkungen sind Kern einiger Diskussionen.
Um Wasser und Salz zu trennen, muss die Bindung zwischen den beiden Komponenten aufgebrochen werden, und der damit verbundene Energieverbrauch kann bis zu 20-mal höher sein als bei anderen herkömmlichen Verfahren. Außerdem fällt als Nebenprodukt des Verfahrens Sole (sehr salzhaltiges Wasser) an und dies in großen Mengen: da das Verfahren einen Wirkungsgrad von 50 % hat, entstehen aus 1000 Litern Meerwasser 500 Liter sauberes Wasser und 500 Liter Sole. Diese Sole wird in den Ozean eingeleitet und könnte in großen Mengen das marine Ökosystem schädigen, da sie auf den Meeresgrund sinkt und schwerer ist als „natürliches“ Meerwasser.
Obwohl es keine soliden epidemiologischen Studien gibt, die belegen, dass die Wiederverwendung von Abwasser eine Epidemie auslösen kann, sind die mögliche Übertragung von Infektionen durch pathogene Organismen oder die Freisetzung von Schadstoffen nach wie vor die größten Bedenken der Öffentlichkeit gegenüber der direkten Wiederverwendung von Trinkwasser. Dieser Vorbehalt bremst die Entwicklung dieser Alternative, obwohl Dutzende von DPR-Anlagen (Anlagen zur direkten Wasserwiederverwendung) bereits hochwertiges Trinkwasser produzieren und dabei sehr hohe Gesundheitsstandards einhalten. Die Anlage in Goreangab in Namibia, die seit 1968 in Betrieb ist, hat seit 1997 eine Gesamtkapazität von 7,5 Millilitern Wasser pro Tag und ist damit ein Beispiel für eine langfristige und groß angelegte direkte Wiederverwendung von Trinkwasser.
Und die Entwicklung geht weiter: Es werden immer mehr Vorschriften für die Wiederverwendung von Wasser entwickelt, sowohl für die direkte als auch für die indirekte Wiederverwendung. In Europa beispielsweise wird die für 2022 vorgesehene Überarbeitung der europäischen Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser jedes Land dazu verpflichten, einen Mindestprozentsatz für die Wiederverwendung von Abwasser systematisch zu überprüfen und festzulegen. Diese Richtlinie ist noch nicht hauptsächlich auf die Wiederverwendung von Abwasser ausgerichtet, stellt aber einen ersten Schritt zur Förderung ihrer Akzeptanz dar.
Während die Wiederverwendung von Wasser anfangs im Schatten der Meerwasserentsalzung stand, ist ihr Markt in den letzten Jahrzehnten schneller gewachsen – mit einem Anstieg der Wiederverwendungskapazität um 91 % im Vergleich zu 63 % bei der Entsalzung. Im Jahr 2016 war die vertraglich vereinbarte Gesamtkapazität der Wiederverwendungsanlagen bereits doppelt so hoch wie die der Entsalzung, mit einer Kapazität von 2,5 Milliarden Kubikmetern pro Jahr gegenüber 1 Milliarde.
Eine weitere Schwierigkeit bei der weltweiten Nutzung beider Technologien sind ihre Kosten, insbesondere im Hinblick auf den Wassertransport: Entsalzungsanlagen befinden sich alle in der Nähe des Meeres oder Ozeans und die Investitionskosten für den Aufbau eines Wassernetzes zur Versorgung eines weit vom Meer entfernten Trockengebiets sind sehr hoch. Dasselbe Problem stellt sich für Wasserwiederverwendungsanlagen, wenn sie nicht in der Nähe des Standortes der Abwasseraufbereitung liegen. Daher wächst das Segment der Wasserwiederverwendung, da das vor Ort anfallende Abwasser direkt vor Ort wiederverwendet werden kann. Zur Veranschaulichung: Wiederverwendetes Wasser muss in einem Umkreis von 5 km um seine Produktionsstätte verteilt werden, um rentabel zu sein.
Meerwasserentsalzung und Abwasserwiederverwendung sind in der Tat Möglichkeiten zur Bekämpfung der Wasserknappheit, aber sie müssen lokal, in moderatem Umfang und in Kombination mit anderen Alternativen eingesetzt werden.
Man kann argumentieren, dass die billigste und am wenigsten verbrauchende Alternative zur Entsalzung und Wiederverwendung die Wassereinsparung ist. Längerfristig ist es angesichts des prognostizierten globalen Bevölkerungswachstums in Verbindung mit den zu erwartenden Auswirkungen des Klimawandels allerdings unmöglich, Lösungen auf der Angebotsseite zu vermeiden.
Wasserknappheit wird auch in Zukunft ein Entwicklungsmotor für immer nachhaltigere Konzepte zur Nutzung der weltweiten Wasserressourcen sein. Meerwasserentsalzung und Abwasserwiederverwendung – insofern sie vor Ort in den erforderlichen Mengen eingesetzt werden – sind gute Möglichkeiten, dieses aktuelle weltweite Problem zu lösen. Alcimed kann Sie bei Ihren Projekten zu diesen Themen begleiten. Zögern Sie nicht, unser Team zu kontaktieren!
Über die Autorin,
Oriane, Project Manager in Alcimeds Chemie- und Materialteam in Frankreich
Energie - Umwelt - Mobilität
Kupfer: ein Muss für erneuerbare Energien und eine explodierende Nachfrage Kupfer wird aufgrund seiner Leitfähigkeit häufig in Technologien für erneuerbare Energien eingesetzt und macht 70 % des ...
Branchenübergreifend
Wozu dienen Lösungsmittel? Lösungsmittel können andere Stoffe lösen, dispergieren, trennen oder übertragen. Mit anderen Worten: ihre Anwendungsmöglichkeiten sind so breit gefächert, dass sie ...
Energie - Umwelt - Mobilität
Herausforderung Nr. 1: Bewältigung von Problemen in der Lieferkette Die globalen Lieferketten wurden durch COVID-19 und den Krieg in der Ukraine stark beeinträchtigt. In der Windkraftbranche ...