Mehr als 300 Millionen Menschen weltweit sind auf entsalztes Wasser angewiesen, doch jeder Tropfen Süßwasser ist mit hohen Kosten verbunden - sowohl in finanzieller als auch in ökologischer Hinsicht. Angesichts der zunehmenden globalen Wasserknappheit gilt die Entsalzungstechnologie als eine der wichtigsten Lösungen für die Süßwasserkrise. Derzeit gibt es über 18.000 Entsalzungsanlagen versorgen weltweit mehr als 300 Millionen Menschen mit Trinkwasser. Vom hohen Energieverbrauch bis hin zu den Umweltauswirkungen ist die Entwicklung von Entsalzungsanlagen alles andere als reibungslos.
Die unmittelbarste Herausforderung für die Entsalzung ist ihr extrem hoher Energiebedarf. Beide gängigen Verfahren - Umkehrosmose und Destillation - erfordern einen erheblichen Energieaufwand.
Bei der Umkehrosmose wird das Meerwasser mit Hilfe von Hochdruckpumpen durch halbdurchlässige Membranen gepresst, während bei der Destillation das Meerwasser erhitzt wird, um es zu verdampfen und dann zu kondensieren. Beide Verfahren sind mit einem enormen Energieverbrauch verbunden. Für die Herstellung eines Kubikmeters Süßwasser werden etwa 3-4 Kilowattstunden Strom verbraucht.
Dieser hohe Energieverbrauch führt zu hohen Betriebskosten, so dass entsalztes Wasser im Allgemeinen teurer ist als herkömmliche Wasserquellen. Statistiken zeigen, dass die Stromkosten und die Abschreibungskosten die beiden größten Komponenten der Entsalzungskosten sind und einen erheblichen Teil der Gesamtkosten ausmachen.
Bei der Entsalzung von Meerwasser fallen große Mengen an Sole an, eine Lösung mit einem noch höheren Salzgehalt als das ursprüngliche Meerwasser. Die direkte Einleitung in den Ozean verändert den Salzgehalt, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung des Wassers und beeinträchtigt die Lebensräume und Brutstätten im Meer.
Die Bohai-See-Region ist ein geschlossenes Meer mit langsamen Strömungen, so dass die Sole nicht in tiefere Gewässer wandern kann. Experten weisen darauf hin, dass die meisten Organismen im Bohai-Meer einen Salzgehalt von 33‰ bis 36‰ vertragen. Ein Salzgehalt von mehr als 40‰ kann für bestimmte Arten tödlich sein.
Um Korrosion und Ablagerungen in den Anlagen zu verhindern, sind bei Entsalzungsprozessen chemische Zusätze (z. B. Kesselsteininhibitoren und Biozide) erforderlich, die eine potenzielle Gefahr für die Meeresumwelt darstellen können.
Die warmen Abflüsse wirken sich auch auf die Wassertemperaturen in den Küstengebieten aus und können ein explosives Wachstum und hohe Konzentrationen bestimmter Planktonarten auslösen, was zu schädlichen Algenblüten führen kann.
Ansaugrohrleitungen können Meereslebewesen wie Fische, Garnelen und Plankton in die Maschinen saugen, was eine Bedrohung für die Meeresorganismen darstellt. Diese indirekten ökologischen Auswirkungen werden oft übersehen, doch ihre kumulativen Langzeiteffekte sind erheblich.
Die derzeit weit verbreiteten Umkehrosmosemembranen haben mehrere Nachteile: Sie sind anfällig für Verschmutzung und Beschädigung und haben eine begrenzte Lebensdauer. Die Verschmutzung der Membranen verringert den Durchfluss, was eine häufige Reinigung und den Austausch von Membranmodulen erforderlich macht, was die Wartungskosten und die Komplexität des Betriebs erhöht.
Umkehrosmose-Membranen für die Meerwasserentsalzung sind weitgehend von ausländischen Unternehmen monopolisiert. Die im Inland hergestellten Membranen sind zwar billiger, aber ihre Qualität bleibt immer noch hinter der der etablierten internationalen Membranhersteller zurück. Dadurch steigen die Investitionskosten für Entsalzungsprojekte weiter an.
Außerdem müssen die Verfahren zur Vorbehandlung des Meerwassers weiter verfeinert werden. Die Qualität des Meerwassers ist von Region zu Region sehr unterschiedlich. So stellt beispielsweise die schlechte Qualität des Meerwassers im chinesischen Bohai-Meer eine Herausforderung für die Vorbehandlung dar und führt zu starker Membranverschmutzung und hohen Betriebskosten.
Der Bau einer Meerwasserentsalzungsanlage erfordert beträchtliche Investitionen, die die Beschaffung der Ausrüstung, die Entwicklung der Infrastruktur und die Installation des Rohrleitungsnetzes umfassen. Eine groß angelegte Umkehrosmose-Entsalzungsanlage kann Investitionskosten in Höhe von Hunderten von Millionen oder sogar Milliarden Yuan erfordern.
Neben den Baukosten sind die Betriebskosten für die Entsalzung nach wie vor hoch. Derzeit sind die Kosten für entsalztes Wasser relativ hoch und im Vergleich zu herkömmlichem Leitungswasser preislich nicht wettbewerbsfähig. Bei der Qingdao Baifa Desalination Company beispielsweise liegen die durchschnittlichen Kosten für Brauchwasser bei 6,18 Yuan/Tonne, während kommunales Wasser 3,12 Yuan/Tonne kostet.
Angesichts dieser Herausforderungen suchen Wissenschaftler und Ingenieure aktiv nach Lösungen:
Ein Ansatz ist der Einsatz von Energierückgewinnungsgeräten, die in erster Linie zur Rückgewinnung der Restenergie aus der Sole bei Umkehrosmoseverfahren eingesetzt werden. Nach der Installation solcher Geräte erreichte die israelische Entsalzungsanlage Ashkelon 97% Energierückgewinnung, wodurch der Stromverbrauch um 40%.
Die Nutzung sauberer Energiequellen wie der Windenergie ist die Zukunft der Entsalzung im Hinblick auf Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit. So nutzt beispielsweise eine Entsalzungsanlage in der Nähe von Perth, Westaustralien, erneuerbare Windenergie, die von einem nahe gelegenen Windpark erzeugt wird.
Experten empfehlen, die Entsalzung mit der chemischen Aufbereitung von Salz zu verbinden, um Salze und chemische Grundstoffe aus der Sole zu gewinnen. Bei chemischen Konzentrationen von etwa zweimal Die Kosten für die Gewinnung von Sole sind deutlich niedriger als die von Meerwasser.
Technologie der Meerwasserentsalzung bietet eine lebenswichtige Lösung für die weltweite Wasserknappheit, doch ihre Weiterentwicklung steht vor vielschichtigen Herausforderungen in den Bereichen Technologie, Wirtschaft und Ökologie. Um eine gesunde, nachhaltige Entwicklung der Entsalzungsindustrie zu erreichen, bedarf es konzertierter Anstrengungen in den Bereichen technologische Innovation, politische Unterstützung und gesellschaftliches Bewusstsein.
Umweltexperten stellen fest: “Der Bedarf der Menschheit an Süßwasser ist unbestreitbar, aber es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass der Bau von Entsalzungsanlagen auf Kosten des Umweltschutzes gehen sollte.” Während wir die Entwicklung vorantreiben, müssen wir dem Umweltschutz Vorrang einräumen und nach nachhaltigeren Lösungen suchen.
Nur wenn es gelingt, ein Gleichgewicht zwischen technologischer Innovation und Umweltschutz herzustellen, kann die Entsalzung wirklich eine nachhaltige Lösung für die globale Wasserkrise sein - und nicht nur eine Notlösung, die lediglich ein Problem durch ein anderes ersetzt.
Kysearo ist ein führender Hersteller von Wasseraufbereitungsanlagen mit Sitz in China, der sich auf die Entwicklung und Herstellung von hocheffizienten Wasseraufbereitungssystemen spezialisiert hat.
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