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Sole-Verwertung Technologie recycelt Sole aus Entsalzung zu Trinkwasser, Salz und Mineralien

| Redakteur: Alexander Stark

Eine vom deutschen Forschungsunternehmen IES entwickelte Innovation verspricht die Lösung der globalen Wasserknappheit. Das auf fortschrittliche Öko-Technologien, insbesondere auf das Recycling von Meerwasser-Sole aus Entsalzungsanlagen spezialisierte Unternehmen, gelang nach 19 Jahren intensiver Forschung ein Durchbruch, der zugleich den Weg für einen Meeresbergbau ohne Beeinträchtigung der Umwelt ebnen soll.

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Die Suche nach einer unerschöpflichen Trinkwasserquelle für die Menschheit, die wiederum die globale Wasserknappheit löst, stand bei der Entwicklung an erster Stelle.
Die Suche nach einer unerschöpflichen Trinkwasserquelle für die Menschheit, die wiederum die globale Wasserknappheit löst, stand bei der Entwicklung an erster Stelle.
(Bild: CC BY 2.0 Desalination plant RAK / CC BY 2.0 Desalination plant RAK / CC BY 2.0 / CC BY 2.0)

Osnabrück – Trinkwasser ist knapp, Meerwasser dagegen reichlich vorhanden. Weltweit wandeln rund 16.000 Entsalzungsanlagen ungenießbares Salzwasser in Trinkwasser um. Die dabei entstehende Salzlauge ist jedoch ein Umweltproblem.

Laut Artikel eines internationalen Forscherteams im Fachmagazin "Science of the Total Environment" ist die Menge an umweltschädlicher, mit Chemikalien belastete Salzlauge um ca. 50 % höher als bislang vermutet.

An der Lösung dieses Problems haben im Laufe der Jahre viele namhafte Forschungszentren gearbeitet. Dr. Martin Padisak, CEO von IES erklärt, dass trotzdem niemand in der Lage gewesen sei, kostengünstige Lösungen für die Kalziumseparation und erneut auftretende Dilemmata zu finden, die notwendig sind, um die Salzkonzentration im Meerwasser zu erhöhen und die Meeresbergbauindustrie profitabel zu machen. Die Suche nach einer unerschöpflichen Trinkwasserquelle für die Menschheit, die wiederum die globale Wasserknappheit löst, stand nach seinen Worten bei der Entwicklung seines Unternehmens an erster Stelle.

Neben der Lösung der weltweiten Wasserknappheit verwirklicht die neue Technologie den Traum des Meeresbergbaus, für Industrie und Landwirtschaft unbegrenzte Mengen an wertvollen Mineralien wie Kalium und Magnesium aus dem Meerwasser zu gewinnen. Zusätzlich beinhaltet die neue Technologie die Beseitigung der Umweltverschmutzung durch die Entsalzungsanlagen. Die Innovation ermöglicht es der Entsalzungsindustrie, die ausgeschiedene Sole, einen hochkonzentrierten salzhaltigen Meerwasserrest, vollständig zu recyceln. Das umweltfreundliche Verfahren hat nicht nur eine Null-Abgaberate, sondern bietet der Entsalzungsindustrie zugleich eine zusätzliche wirtschaftliche Rentabilität.

Fast unerschöpfliche Ressource

Das Wasseraufkommen auf der Erde besteht zu 96,6 % aus Salzwasser, zu 3,4 % aus Eis, Seen, Flüssen und Grundwasser. Nur 1 % davon steht als Trinkwasser zur Verfügung, was zu dem bekannten weltweiten Wassermangel führt. Meerwasser besteht zu 96,5 % aus Wasser und zu 3,5 % aus Salz und Mineralien in Ionenform. Damit ist das Meer die theoretisch größte Quelle für eine unbegrenzte Versorgung mit Trinkwasser.

Die Umwandlung von Salz- zu Trinkwasser ist bisher jedoch nicht nur ineffizient, sondern auch umweltbelastend. Die weltweit 15.906 Entsalzungsanlagen in 177 Ländern produzieren täglich 142 Millionen Kubikmeter Sole als Abfall. Die anfallende Sole hat einen gegenüber dem Meerwasser deutlich erhöhten Salzgehalt. Das Gemisch wird größtenteils wieder ins Meer, teils in andere Gewässer, in Tiefbrunnen oder Abflusskanäle geleitet. Die Entsorgung schädigt erheblich die betreffenden Ökosysteme aufgrund der enthaltenen Chemikalien, des hohen Salz- und vermindert gelösten Sauerstoffgehalts. Eine wirtschaftliche wie umweltfreundliche Aufbereitung und Verwertung der Sole ist damit der Schlüssel zum Erfolg.

Die neue Technologie verspricht eine Verdopplung der Trinkwasser-Produktion von Meerwasser-Entsalzungsanlagen.
Die neue Technologie verspricht eine Verdopplung der Trinkwasser-Produktion von Meerwasser-Entsalzungsanlagen.
(Bild: I.E.S. Germany)

Ziel der Forschung von IES war es deshalb, die Konzentration der Sole aus den Entsalzungsanlagen auf das Niveau der natürlichen, an Land zu findenden Sole zu heben. Das im Meerwasser vorhandene Kalzium bildete hierbei bisher eine wesentliche Barriere. Gleichzeitig führt eine Erhöhung der Konzentration der Sole mit Kalzium zur Sedimentation von Salz und Mineralien. Die von IES erreichte Innovation führt zu der Beseitigung des Kalziumhindernisses in der Sole aus Entsalzungsanlagen.

Die patentierte Ionenaustauschtechnologie ist das Ergebnis aus 19 Jahren Forschung, die zur Entwicklung eines zeolithischen nanotechnologischen Ionenaustauschmaterials führte, das für seine Funktion darüber hinaus keine externe Energie benötigt. Der gesamte Energiebedarf wird von der Soletemperatur abgefangen. Das Ion Exchange System ist international patentiert und in den Vereinigten Arabischen Emiraten, die in Dubai die weltweit größte Meerwasser-Entsalzungsanlage mit einer täglichen Produktion von 2,1 Millionen Kubikmeter Trinkwasser betreiben, getestet und ISO-zertifiziert.

Die aus den Entsalzungsanlagen abgewiesene Sole wird durch die umweltfreundliche, emissionsfreie Technologie verarbeitet, dabei der Trinkwasser-Output der Anlage verdoppelt wie auch die im Meerwasser enthaltenen, wertvollen Mineralien in kommerziellen Mengen gewonnen.

Der IES-Prozess:

  • In der ersten Prozessstufe wird das Kalzium aus der entsalzungsprozessabgeleiteten Sole extrahiert, um die Konzentration auf 150 g/l zu erhöhen (ähnlich der natürlichen Sole) - mit dem Unterschied, dass die Sole alle Mineralien aus dem Meer enthält.
  • Danach wird die Sole ohne Kalzium zur Thermodestillationseinheit geleitet, um die Konzentration weiter zu erhöhen. Die Verdampfung liefert dabei Trinkwasser ähnlich der Menge, die der Produktion der Entsalzungsanlage entspricht. Die Trinkwassermenge wird damit verdoppelt.
  • Die zweite Stufe des Prozesses beginnt, wenn die Sole die Konzentration von 150 g/l erreicht, um durch einen weiteren Ionenaustausch das Kalzium in der Lösung freizusetzen.
  • Die nun wertvolle Sole ist jetzt bereit für den Abbau-Kristallisationsprozess zur Gewinnung von Meersalz, Gips sowie Magnesium und Kalium als weitere im Meerwasser enthaltenen Mineralien. Diese können dann z.B. in der Pharma-Industrie oder als Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden.
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Eine Entsalzungsanlage mit einer Kapazität von einer Million Kubikmeter Trinkwasser pro Tag steigert mithilfe der IES-Technologie die tägliche Trinkwasserproduktion auf zwei Millionen Kubikmeter . Je Kubikmeter Sole werden 1,9 Kilogramm Gips, 44 Kilogramm Meersalz und 8,9 Kilogramm Kalium- Magnesium-Konzentrat gewonnen.

Der als homogen granulierter Ionenaustauscher ausgeführte IES-Zeolith hat keine Einschränkungen in der Skalierbarkeit, da jedes Granulat in seiner Zusammensetzung und Funktion identisch ist. Um die Kapazität zu erhöhen, werden die Mengen des modifizierten Ionenaustauschmaterials entsprechend den eingestellten Verhältnissen der abgeleiteten Sole erhöht.

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