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Trinkwassergewinnung der Zukunft


Weltweit haben ungefähr 748 Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Jeden Tag sterben etwa 1000 Menschen an den Folgen von verunreinigtem oder fehlendem Wasser. In den Industrienationen wird, laut Daten von UNICEF, die Verschwendung von kostbarem Trinkwasser immer gravierender und das, obwohl bereits heute in gewissen Regionen der Welt akute Wasserknappheit herrscht. Doch nicht nur in Wüstengebieten ist Trinkwasser Mangelware: Dank des Klimawandels werden Dürreperioden immer akuter und natürliche, bisherige Wasserquellen versiegen, etwa in Kalifornien oder Australien.

Doch was tun? Wo können wir in Zukunft noch unser Trinkwasser gewinnen, bzw. wie es besser bewahren und beschützen?

 

Wassergewinnung beim Radfahren

 

Wie das Nachrichtenportal ingeniuer.de im Jahr 2014 berichtete, kam dem österreichischen Studenten Kristof Retezár eine geniale Idee. Er entwickelte eine Wasserflasche fürs Fahrrad, die sich automatisch mit Wasser füllt, sobald man fährt. Laut eigenen Angaben soll sein cleveres System einen halben Liter pro Stunde gewinnen können. Dies tut es mit Hilfe eines sogenannten Peltier-Elements. Dieses erzeugt aus einer Temperaturdifferenz, wie etwa dem Fahrtwind und in Wechselbeziehung mit einer Oberfläche, Strom. Dieser dient dann wiederum zum Kühlen der einströmenden Luft, in der das darin enthaltene Wasser anschließend kondensiert und über einen kleinen Schlauch in die Trinkflasche geleitet wird. Das System ist sogar universell ausgelegt, das heißt, dass man nahezu jede handelsübliche PET-Trinkflasche dort einstecken kann. Für Notfälle oder Schwierigkeiten ist das kleine System auch mit einem internen Akku und einem Solarmodul ausgestattet.

Aber das soll nicht nur in kleinen Maßstäben funktionieren: Retezár plant das System zu vergrößern und damit noch mehr und schneller Trinkwasser in größeren Mengen aus der Luft zu gewinnen. Aber bis es soweit ist, dürfte noch ein wenig Zeit verstreichen.

Er kam zwar als Erster auf die Idee Wasser beim Radeln zu gewinnen, aber Trinkwasser aus der Umgebungsluft zu ziehen, daran tüfteln weltweit bereits etliche Firmen.

 

Wasser aus der Luft

 

Die FAZ berichtete im Mai 2017 von einem neuen Durchbruch auf diesem Gebiet. ForscherInnen sei es gelungen ein System zur Wassergewinnung aus der Luft zu entwickeln, bei dem kein Strom benötigt wird.

Dieser neuartige Wasserkollektor besteht aus einer Gerüststruktur auf Basis von metallorganischen Stoffen. Diese fungieren als Schwamm und saugen die Feuchtigkeit der Luft quasi auf. Winzige Nanoröhrchen leiten es dann weiter zu einer Fläche, auf die die Sonne scheint. Die Sonnenwärme löst das Wasser dann aus dieser Art Schwamm heraus und der gefangene Wasserdampf kondensiert im Kollektor, ehe er in einem Sammelbehälter als flüssiges Trinkgut landet. Das System an sich ist deswegen interessant, da es ohne Strom auskommt und deswegen energieeffizient arbeitet. Weiter besteht es überwiegend aus günstigen Materialien und  dürfte deswegen auch bei den Herstellungskosten Interesse wecken. Viele Firmen zeigen bereits Interesse an der Idee und die WissenschaftlerInnen hoffen, mit ihrer Entwicklung vielen Menschen helfen zu können.

Nach fast demselben Prinzip hat auch die Firma WaterGen aus Israel Trinkwassergeneratoren konzipiert und vermarktet sie aktuell, wie die Website wired.de 2016 berichtete. Angeboten werden ihre Maschinen in drei verschiedenen Größen, je nachdem, ob sie Trinkwasser für ein Haus, eine Siedlung oder ein ganzes Dorf sammeln soll. Der Nachteil bei ihren Geräten ist aber, dass sie eine externe Stromquelle benötigen, was in vielen von Wasserarmut geplagten Regionen dieser Welt schwierig ist.

Trotzdem fungieren ihre Wasserkollektoren als riesige Kühlschränke. Die Umgebungsluft wird dabei eingesaugt und anschließend zu Wasser kondensiert. Dieses wird nochmals gefiltert und landet schließlich in Trinkwasserqualität in einem großen Wassertank. Laut der Firma sollen so, bei optimalen Bedingungen und hoher Luftfeuchtigkeit, bis zu 3120 Liter pro Tag möglich sein.

 

Abwasseraufbereitung

 

Auch in unserem Abwasser steckt das Potenzial der Wiederverwertung. Gerade in den reichen Industrienationen, in denen Wasser kein knappes Gut ist, wird kostbares Trinkwasser stetig entsorgt, anstatt es wiederzuverwerten oder sinnvoll aufzubereiten. Das Thema der Abwasseraufbereitung ist bei uns in Deutschland auch kaum ein Thema, in wasserärmeren Regionen, wie etwa Singapur, dafür schon, wie planet-wissen 2017 berichtete.

Technisch möglich ist die Rückgewinnung von Trinkwasser aus Abwasser durch moderne Membranfilter. Dabei wird das Abwasser in unzähligen verschiedenen Stufen und Membranen gefiltert, bis alle Schadstoffe und Verunreinigungen herausgefiltert wurden und es wieder annähernd Trinkwasserqualität aufweist. Die Poren, durch die das Wasser durchfließt, werden dabei immer feiner und können sogar Bakterien und Mikroben abhalten und aus dem Wasser entfernen. In der letzten Reinigungsstufe wird das Wasser mittels UV-Strahlung desinfiziert, um auch wirklich jegliche Kontamination von Mikroben oder Viren ausschließen zu können.

Technisch ist es also bereits möglich aus Abwasser wieder Trinkwasser zu gewinnen, jedoch scheitert dies häufig an der Akzeptanz der Gesellschaft. Eine weitere Idee ist es, das Abwasser aufzutrennen. So können etwa das Abwasser der Waschmaschine oder des Waschbeckens erneut genutzt werden, um die Toilettenspülung zu betreiben. Doch dafür ist ein erweitertes Sortiersystem fürs Abwasser von Nöten, dass sich häufig erst bei Neubauten rechnet. Denn Nachrüstungen sind leider sehr teuer.

Aber was mit unserem größten planetaren Wasserspeicher, den Weltmeeren?

 

Trinkwasser aus dem Meer

 

Dass man Meerwasser nicht trinken kann, weiß heute jeder. Das darin enthaltene Salz sorgt nur dafür, dass wir noch mehr Durst bekommen und schädigt den Körper. Trotzdem gibt es heute unzählige Entsalzungsanlagen, die versuchen das Meerwasser von dem Salz zu trennen und es damit trinkbar zu machen.

Bereits im 17. Jahrhundert nutzten Seefahrer die Sonne, um Meerwasser verdampfen zu lassen, kondensierten diesen Dampf und gewannen auf diese Art und Weise Trinkwasser auf hoher See. Genauso tun es auch heute die großen Entsalzungsanlagen weltweit, nur haben die einige Nachteile. So schreibt der Tagespiegel 2015, dass Entsalzungsanlagen heute viel Energie benötigen. Der Strom kommt häufig nicht aus erneuerbaren Energiequellen und schädigt damit die Umwelt weiter. Des Weiteren kann das eingesaugte Wasser dieser Anlagen auch Larven oder Eier von Meerestieren mitreißen und damit das Ökosystem vor der Küste schädigen. Nach dem Destillierungsprozess bleibt in den Entsalzungsanlagen häufig eine stark salzhaltige Brühe zurück. Doch anstatt diese fachgerecht zu entsorgen, wird sie in vielen Industrieanlagen einfach wieder zurück ins Meer geleitet. Die lokale viel zu hohe Salzkonzentration schädigt das dortige Ökosystem ebenfalls.

Interessant ist da ein neuartiges Sieb, das WissenschaftlerInnen der Uni Manchester 2017 vorgestellt haben, wie Spiegel-Online im selben Jahr berichtete. Dieses sei in der Lage Salz zuverlässig aus dem Wasser herauszufiltern, ohne einen hohen Stromverbrauch zu erzeugen. Ursprünglich basierte das Sieb auf dem neuartigen Wunderstoff Graphen. Da dieses jedoch recht teuer und aufwändig in der Herstellung ist, nutzten sie stattdessen Graphenoxid, dass weniger kostet, aber genauso effizient arbeitet. In der damit aufgebauten Membran sind winzig kleine Löcher eingebaut. Wassermoleküle sind klein genug, um durch diese Membran hindurch zu gelangen. Salzkristalle, die im Meerwasser gelöst sind, allerdings nicht. Somit wird mechanisch das Meerwasser vom Salz getrennt. Aktuell ist das System aber noch optimierungsfähig, gerade auch was die Kosten angeht. So dürfte es noch eine Weile dauern, bis man daraus Trinkwasser aus dem Meer im großen Stil erzeugen kann.

 

Wir sehen also: Die Zukunft der Trinkwassergewinnung liegt in vielen verschiedenen Bereichen. Wir müssen in Zukunft mehrere Quellen gleichzeitig nutzen und auch lernen, unser Trinkwasser nicht als Wegwerfprodukt, sondern als wiederverwendbare Ressourcen zu sehen. Weltweit wird, dank des Bevölkerungsanstieges, auch der Wasserverbrauch zunehmen und auch wir in Deutschland sollten lernen, verantwortungsvoller mit unseren Trinkwasserressourcen umzugehen. Denn unendlich sind unsere Quellen auch nicht.

 


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