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Eine billigere Art, Wasser zu reinigen
Oasys Wasser , ein Unternehmen, das eine neuartige, kostengünstige Entsalzungstechnologie entwickelt, hat diese Woche eine neue Entwicklungsanlage in Boston vorgestellt. Das Unternehmen, das in den letzten Monaten Komponenten seines Systems im kommerziellen Maßstab demonstriert hat, plant, Anfang nächsten Jahres mit der Erprobung eines kompletten Systems zu beginnen und die Systeme bis Ende 2011 zu verkaufen.
Niedriger Natriumgehalt: Jacob Roy, Mitarbeiter des Entsalzungs-Startups Oasys Water, nimmt Messungen in einer neuen Entwicklungsanlage in Boston vor.
Derzeit erfolgt die Entsalzung hauptsächlich auf zwei Arten: Wasser wird entweder erhitzt, bis es verdampft (sogenannter thermischer Prozess) oder durch eine Membran gepresst, die Wassermoleküle, aber keine Salzionen passieren lässt (bekannt als Umkehrosmose). Die Methode von Oasys verwendet eine Kombination aus gewöhnlicher (oder Vorwärts-) Osmose und Wärme, um Meerwasser in Trinkwasser umzuwandeln.
Auf einer Seite einer Membran befindet sich Meerwasser; zum anderen eine Lösung, die hohe Konzentrationen von Kohlendioxid und Ammoniak enthält. Wasser bewegt sich auf natürliche Weise in Richtung dieser konzentrierteren Ziehlösung, und die Membran blockiert dabei Salz und andere Verunreinigungen. Die resultierende Mischung wird dann erhitzt, wodurch Kohlendioxid und Ammoniak verdampfen. Frischwasser bleibt zurück, Ammoniak und Kohlendioxid werden aufgefangen und wiederverwendet.
Laut Oasys könnte die Technologie die Entsalzung nicht nur in Trockengebieten wirtschaftlich attraktiv machen, in denen es keine Alternativen zur Entsalzung gibt, sondern auch an Orten, an denen Süßwasser über weite Strecken transportiert werden muss. In Kalifornien zum Beispiel transportiert ein massives Aquäduktsystem jetzt Wasser von Norden nach Süden.
Die Kosten werden niedrig genug sein, um Aquädukt- und Staudammprojekte im Vergleich teuer erscheinen zu lassen, sagt Robert McGinnis, Mitbegründer und Chief Technology Officer von Oasys, der die Kerntechnologie des Unternehmens erfunden hat. Der Prozess könnte auch wesentlich weniger Energie erfordern als andere Entsalzungsoptionen. Der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen werden niedriger sein als bei fast jeder anderen Wasserquelle außer einem lokalen See oder Grundwasserleiter, sagt er.
Der Schlüssel zum Funktionieren des Prozesses war die Entwicklung einer Ziehlösung mit leicht zu entfernenden gelösten Stoffen, die in einem Labor der Yale University durchgeführt wurde. Andere haben versucht, andere gelöste Stoffe für die Entsalzung zu entwickeln, sagt McGinnis, aber bisher waren sie nicht erfolgreich.
Die nächstgrößere technische Herausforderung war die Entwicklung der Membran. Die bei der Umkehrosmose verwendeten Membranen sind für dieses Verfahren ungeeignet, da sie bei hohen Drücken am besten funktionieren. Die Vorwärtsosmose verwendet keine hohen Drücke, daher bewegt sich das Wasser zu langsam durch diese Membranen, als dass das System praktikabel wäre. McGinnis und Kollegen haben die Membranen überarbeitet, die Dicke des Trägermaterials verringert und seine Porosität erhöht, ohne eine sehr dünne Schicht zu verändern, die Salze blockiert. Diese Veränderungen ermöglichten es dem Wasser, 25-mal schneller durchzufließen, sagt McGinnis.
Das System verbraucht weit weniger Energie als die thermische Entsalzung, da die Ziehlösung nur auf 40 bis 50 °C erhitzt werden muss, sagt McGinnis, während thermische Systeme Wasser auf 70 bis 100 °C erhitzen. Diese tiefen Temperaturen lassen sich mit Abwärme aus Kraftwerken erreichen. Thermische Entsalzungsanlagen befinden sich heute oft in Kraftwerken, aber es braucht zusätzlichen Brennstoff, um genügend Wärme für sie zu erzeugen. Das neue System hingegen könnte mit Wärme betrieben werden, die sonst in die Atmosphäre abgegeben worden wäre.
Das Oasys-System benötigt laut McGinnis nur ein Zehntel so viel Strom wie ein Umkehrosmose-System, weil Wasser nicht mit hohem Druck durch eine Membran gepresst werden muss. Dies ist eine entscheidende Einsparungsquelle, da Strom fast die Hälfte der Kosten der Umkehrosmose-Technologie ausmachen kann. Der Verzicht auf Druckwasser senkt auch die Baukosten der Anlage – teure Rohre, die hohen Drücken standhalten, sind nicht erforderlich. Die Kombination aus geringerem Stromverbrauch und günstigeren Geräten führt zu geringeren Gesamtkosten.
Das Oasys-System wird nicht jedem helfen. Es ist beispielsweise unwahrscheinlich, dass es für Landwirte viel bringt; Obwohl sie etwa 80 Prozent des Süßwasserverbrauchs ausmachen, wäre dies für sie nicht wirtschaftlich, auch weil landwirtschaftliche Betriebe oft näher an Grundwasserleitern und anderen Wasserquellen liegen als große Küstenstädte wie LA eine minimale Energiemenge, die benötigt wird, um Salzionen aus dem Wasser zu entfernen, sagt Peter Gleick, Präsident des Pacific Institute for Studies in Development, Environment, and Security in Oakland, Kalifornien. Ich glaube nicht, dass es jemals billig genug für die Bewässerung sein wird. In landwirtschaftlichen Gebieten mit Wasserknappheit sei es billiger, auf bessere Bewässerungspraktiken umzusteigen.
Mit dem Wachstum der Küstenstädte wächst jedoch auch ihr Bedarf an Entsalzungsdiensten, sagt Kenneth Herd, Direktor des Wasserversorgungsprogramms im Southwest Florida Water Management District. Es ist keine Frage des Ob, sondern eine Frage des Wann, sagt er.