Nach Angaben von Unicef haben 1,2 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Vor allem in regenarmen, wirtschaftlich schwachen Regionen in Asien, Lateinamerika und Afrika herrscht katastrophale Wasserknappheit. Durch Klimawandel und Bevölkerungswachstum könnte laut UN-Weltwasserbericht bis 2050 die halbe Menschheit von diesem Mangel betroffen sein. Denn nur 0,3 Prozent der weltweiten Wasserressourcen sind trinkbar. Moderne Meerwasserentsalzungstechniken könnten ein Weg sein, der Trinkwasserkrise zu begegnen.

Wellen Meer
Schlummert in den Weiten des Ozeans die Lösung für die drohende Trinkwasserkrise? © www.unsplash.com / Douglas Bagg

Der Anteil des Salzwassers an den Gesamtwasserreserven der Erde beträgt 97 Prozent. Deshalb ist bereits jetzt Salzwasser in den Golfstaaten, im Nahen Osten und anderen Küstenregionen eine essenzielle Trinkwasserquelle. Auch in Kalifornien und Singapur stehen gigantische Entsalzungsanlagen, die Bevölkerung und Landwirtschaft mit Frischwasser versorgen.

Kritik an etablierten Entsalzungsverfahren

Vor allem im Nahen Osten ist die sogenannte mehrstufige Entspannungsverdampfung (MSF) weit verbreitet. Das Meerwasser wird hierbei auf eine Temperatur von mehr als 100° Celsius erhitzt. Der salzfreie Wasserdampf kondensiert an mit Kühlflüssigkeit gefüllten Rohrleitungen in stufenweise hintereinander geschalteten Kammern. Während bei der Verdampfung pro Kubikmeter Wasser etwa zehn Kilowattstunden verbraucht werden, kommt eine andere Entsalzungsmethode, die Umkehrosmose, immerhin mit etwa drei Kilowattstunden pro Kubikmeter gewonnenem Trinkwasser aus.

Bei der Umkehrosmose wird das Salzwasser durch eine semi-permeable Membran gepresst. Das Salz und andere unerwünschte Stoffe bleiben zurück und nur das reine Wasser kann passieren. Die größte Entsalzungsanlage in der westlichen Hemisphäre in San Diego produziert auf diese Weise 200 Millionen Liter Trinkwasser pro Tag. Doch das deckt gerade einmal den Wasserbedarf von sieben Prozent der Einwohner der kalifornischen Metropole. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Membranen leicht verstopfen und verkeimen.

Naturschützer kritisieren an diesen Entsalzungsverfahren außerdem, dass durch das Absaugen des Meerwassers Fische, Plankton und andere Kleinstlebewesen in die Anlagen gelangen und dort verenden. Obendrein wird das salzhaltige Abwasser mitsamt aller Verunreinigungen in das Meer zurückgeführt. Die so entstehende lokale Übersalzung und Verschmutzung der Küstenstreifen bedroht die dort lebenden Tier- und Pflanzenarten. Forscher und Ingenieure aus aller Welt arbeiten daher intensiv an kostengünstigen, energieeffizienten und umweltfreundlicheren Verfahren, um Salzwasser nutzbar zu machen.

Die Zukunft der Trinkwassergewinnung?

Zahlreiche große und kleine Unternehmen sowie wissenschaftliche Einrichtungen setzen bei den unterschiedlichen Problemen der aktuellen Methoden an, um sie entweder zu optimieren oder Alternativen zu finden. Das Start-Up „Akvolution“ der TU Berlin arbeitet beispielsweise an einem System, das das Meerwasser reinigt, bevor es entsalzt wird. Dadurch wird Energie gespart und die Membranen geschont.

Forscher der Universität Marburg und der University of Texas at Austin arbeiten derweil gemeinsam an einem Nano-Chip. Der besteht aus einem System von Mikrokanälen, durch die das Salzwasser geleitet wird. Eine spezielle Elektrode sorgt dafür, dass das Salz vom Wasser getrennt wird. Zwar ist dafür nur ein geringer Energieaufwand nötig, doch kann der Chip aktuell nur einen Nanoliter Wasser pro Durchgang entsalzen. Der Salzgehalt wird dabei auch lediglich um 25 Prozent gesenkt. Das heißt, um reines Süßwasser zu erhalten, sind mehrere Durchläufe notwendig. Der Prozess bedarf noch der Optimierung und Skalierung.

Auch Siemens setzte in einem erfolgreich abgeschlossenen Pilotprojekt in einer Entsalzungsanlage in Singapur auf eine zukunftsweisende Technik: die „Elektrodialyse“. Salz treibt hauptsächlich in Form von positiv geladenen Natriumionen und negativ geladenen Chloridionen im Wasser. In einem Salzwasserbecken wird ein elektrisches Feld erzeugt. Die Ionen wandern durch Membranen und sammeln sich in Kammern. Die Salzkonzentration im Becken sinkt so auf 3,5 Prozent. In einem zweiten Schritt, der allerdings hohe finanzielle Kosten verursacht, wird der Prozess durch ein spezielles „Ionenaustauscherharz“, das zwischen die Membranen gesetzt wird, beschleunigt und so der Salzgehalt im Restwasserbecken auf 0,05 Prozent gesenkt.

Da sauberes Wasser jedoch vor allem in armen Regionen knapp ist, die sich moderne Technologien nicht leisten können, entwarf Entwickler und Designer Stephan Augustin den „Watercone®“. Ein durchsichtiger Plastikkegel wird auf eine Schale mit Salzwasser gesetzt. Durch Sonneneinstrahlung kondensiert das Wasser an der Wand des Kegels und sammelt sich in einer Auffangrinne. Etwa 1,6 Liter Trinkwasser werden so pro Kegel in 24 Stunden gewonnen. Wie die anderen zuvor genannten Methoden ist diese keine Universallösung. Die Suche nach effektiven Methoden, die Wasserknappheit zu bekämpfen, geht weiter.