Durchbruch bei Wasserentsalzung erzielt
Energieverbrauch lässt sich dank komplett überarbeiteter Batch-Technik deutlich reduzieren
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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 https://www.purdue.edu/ in West Lafayette im US-Bundesstaat Indiana haben das meistgenutzte Verfahren, die Umkehrosmose, jetzt so modifiziert, dass der Stromverrauch erheblich geringer ist. David Warsinger, Assistenzprofessor für Mechanik, hat mit seinem Team die so genannte Batch-Technik umgekrempelt. Dabei wird innerhalb von wenigen 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, müsste nicht jedesmal der Druck mit hohem Energieaufwand neu aufgebaut werden.
[b]Druck bleibt erhalten, Zeit wird gespart[/b]
„Es braucht Zeit und Energie, um jede Charge Wasser abzupumpen und dann die nächste Charge Wasser zur Verarbeitung hineinzupumpen", sagte Warsinger. „Dadurch werden die Effizienzgewinne, die Sie durch die Verwendung des Batch-Verfahrens erzielen, weitgehend aufgebraucht. Aus diesem Grund haben wir eine Lösung namens doppeltwirkende Batch-Umkehrosmose entwickelt." Statt eines einzigen Druckbehälters setzt er zwei ein, 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. Das reduziert den Energieverbrauch.
[b]Energie macht ein Drittel der Kosten aus[/b]
„Etwa ein Drittel der Kosten für die konventionelle Entsalzung entfällt auf den Stromverbrauch", so Warsinger. „Schon eine Senkung um ein paar Prozentpunkte kann hunderte Millionen Dollar einsparen und die Kohlendioxid-Emissionen senken." Dafür habe er sein ganzes Leben gearbeitet.
Das Labormodell des neuen Verfahrens ist relativ klein, etwa vom Ausmaß eines großen Feuerlöschers. Aber es sei kein Problem, ein größeres Gerät zu bauen, das Trinkwasser in nennenswerten Mengen produziert. Es könne durchaus 30 Meter lang sein, sagt Warsinger, 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 Haushalten Mini-Umkehrosmoseanlagen.
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