Durchbruch bei Wasserentsalzung erzielt

Energieverbrauch lässt sich dank komplett überarbeiteter Batch-Technik deutlich reduzieren

Montagearbeiten an der neuen Entsalzungsanlage (Foto: Jared Pike, purdue.edu)

West Lafayette (pte020/14.05.2021/12:30) - Der Energieverbrauch beim Entsalzen von Milliarden Litern Meerwasser pro Tag kostet sehr viel Energie. Forscher der Purdue University http://purdue.edu haben das meistgenutzte Verfahren, die Umkehrosmose, jetzt so modifiziert, dass der Stromverbrauch massiv sinkt. David Warsinger, Assistenzprofessor für Mechanik, hat mit seinem Team die sogenannte Batch-Technik umgekrempelt.

Dabei wird binnen Minuten eine bestimmte Menge an Meerwasser entsalzen. Dazu wird ein Druck aufgebaut, der die Wassermoleküle durch eine Membran treibt, die größeren Salzmolekülen den Weg versperrt. Das wäre eine gute Lösung, es müsste nicht jedesmal der Druck mit hohem Energieaufwand neu aufgebaut werden.

Druck bleibt, Zeit wird gespart

"Es braucht Zeit und Energie, um jede Charge Wasser abzupumpen und dann die nächste Charge Wasser zur Verarbeitung hineinzupumpen", sagt Warsinger. "Dadurch werden die Effizienzgewinne, die man durch die Verwendung des Batch-Verfahrens erzielt, weitgehend aufgebraucht. Daher haben wir eine Lösung namens 'Doppeltwirkende Batch-Umkehrosmose' entwickelt."

Statt eines einzigen Druckbehälters werden zwei eingesetzt, zwischen denen sich ein beweglicher, dicht abschließender Kolben befindet. Dieser drückt Meerwasser in die Kammer, in der sich die Membran befindet. Gleichzeitig saugt er auf der anderen Seite frisches Meerwasser ein, sodass keine Zeit verlorengeht. Aus dem Batch-Prozess wird ein semikontinuierlicher. Das spart Zeit und der Druck muss nicht bei jedem Arbeitsgang neu aufgebaut werden, was den Energieverbrauch senkt.

Energie ein Drittel der Kosten

"Etwa ein Drittel der Kosten für die konventionelle Entsalzung entfällt auf den Stromverbrauch. Schon eine Senkung um ein paar Prozentpunkte kann hunderte Mio. Dollar einsparen und die CO2-Emissionen senken", meint Warsinger. Das Labormodell ist so groß wie ein Feuerlöscher. Aber es sei kein Problem, ein größeres Gerät zu bauen, das Trinkwasser in nennenswerten Mengen produziert. Es könne durchaus 30 Meter lang sein und mit jeder Charge einige 100 Liter Trinkwasser produzieren. Aber auch der Bedarf an Kleinanlagen sei groß, etwa in Indien. Dort betreiben schon heute viele Haushalte Mini-Umkehrosmoseanlagen.

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