Entsalzung - Desalination

Umkehrosmose-Entsalzungsanlage in Barcelona, ​​Spanien

Entsalzung ist ein Prozess, der dem Salzwasser mineralische Bestandteile entzieht . Im Allgemeinen bezieht sich Entsalzung auf die Entfernung von Salzen und Mineralien aus einem Zielstoff, wie bei der Bodenentsalzung , die für die Landwirtschaft ein Thema ist. Salzwasser (insbesondere Meerwasser ) wird entsalzt, um Wasser zu erzeugen, das für den menschlichen Gebrauch oder zur Bewässerung geeignet ist . Das Nebenprodukt des Entsalzungsprozesses ist Sole . Entsalzung wird auf vielen Seeschiffe verwendet Schiffe und U - Boote . Der Großteil des modernen Interesses an der Entsalzung konzentriert sich auf die kostengünstige Bereitstellung von Frischwasserfür den menschlichen Gebrauch. Zusammen mit recyceltem Abwasser ist es eine der wenigen regenunabhängigen Wasserressourcen .

Aufgrund seines Energieverbrauchs ist die Entsalzung von Meerwasser im Allgemeinen teurer als Süßwasser aus Oberflächen- oder Grundwasser , Wasserrecycling und Wassereinsparung . Diese Alternativen stehen jedoch nicht immer zur Verfügung und die Erschöpfung der Reserven ist weltweit ein kritisches Problem. Entsalzungsprozesse werden in der Regel entweder thermisch (bei der Destillation ) oder mechanisch (bei der Umkehrosmose ) als Primärenergiearten angetrieben .

Anwendungen

Externes Audio
Audiosymbol „Making the Deserts Bloom: Harnessing nature to save us from Dürre“ , Destillations-Podcast und Transkript, Folge 239, 19. März 2019, Science History Institute
Schema eines mehrstufigen Flash-Entsalzers
A – Dampf in B – Meerwasser in C – Trinkwasser aus
D – Sole aus (Abfall) E – Kondensat aus F – Wärmetauscher G – Kondensatsammlung (entsalztes Wasser)
H – Soleerhitzer
Der Druckbehälter wirkt als Gegenstromwärmetauscher . Eine Vakuumpumpe senkt den Druck im Gefäß, um die Verdampfung des erhitzten Meerwassers ( Sole ) zu erleichtern, das von der rechten Seite in das Gefäß eintritt (dunklere Schattierungen bedeuten niedrigere Temperatur). Der Dampf kondensiert an den Rohren oben auf dem Behälter, in denen sich das frische Meerwasser von links nach rechts bewegt.
Plan einer typischen Umkehrosmose- Entsalzungsanlage

Weltweit sind mittlerweile rund 21.000 Entsalzungsanlagen in Betrieb. Die größten sind in den Vereinigten Arabischen Emiraten , Saudi-Arabien und Israel . In Saudi-Arabien ( Ras Al-Khair Power and Desalination Plant ) befindet sich die weltgrößte Entsalzungsanlage mit einer Kapazität von 1.401.000 Kubikmetern pro Tag.

Die Entsalzung ist derzeit im Vergleich zu den meisten alternativen Wasserquellen teuer, und nur ein sehr kleiner Teil des gesamten menschlichen Verbrauchs wird durch Entsalzung gedeckt. Es ist in der Regel nur für hochwertige Nutzungen (wie Haushalts- und Industrienutzung) in Trockengebieten wirtschaftlich sinnvoll . Allerdings nimmt die Entsalzung für landwirtschaftliche Zwecke und dicht besiedelte Gebiete wie Singapur oder Kalifornien zu. Die umfangreichste Nutzung findet sich im Persischen Golf .

Während die Kosten sinken und die Technologie für wohlhabende Gebiete in der Nähe von Ozeanen im Allgemeinen positiv bewertet wird, argumentiert eine Studie aus dem Jahr 2004: im Inneren eines Kontinents oder in großer Höhe. Leider gehören dazu einige der Orte mit den größten Wasserproblemen.", und "Tatsächlich muss man das Wasser um 2000 m anheben oder über 1600 km transportieren, um es Transportkosten in Höhe der Entsalzungskosten.

Daher kann es wirtschaftlicher sein, Frischwasser von woanders zu transportieren, als es zu entsalzen. An Orten, die weit vom Meer entfernt sind, wie Neu-Delhi , oder an hochgelegenen Orten wie Mexiko-Stadt , könnten die Transportkosten mit den Entsalzungskosten übereinstimmen. Entsalztes Wasser ist auch an Orten, die sowohl etwas weit vom Meer entfernt als auch etwas höher liegen, wie Riad und Harare, teuer . Im Gegensatz dazu an anderen Orten Transportkosten sind viel weniger, wie Peking , Bangkok , Zaragoza , Phoenix , und, natürlich, Küstenstädte wie Tripoli .“Nach Entsalzung bei Jubail , Saudi - Arabien, Wasser 320 km landeinwärts gepumpt Riad . Für Küstenstädten wird die Entsalzung zunehmend als wettbewerbsfähige Wahl angesehen.

Nicht alle sind davon überzeugt, dass die Entsalzung auf absehbare Zeit wirtschaftlich tragfähig oder ökologisch nachhaltig ist oder sein wird. Debbie Cook schrieb 2011, dass Entsalzungsanlagen energieintensiv und teuer sein können. Daher ist es in wasserarmen Regionen möglicherweise besser, sich auf den Naturschutz oder andere Wasserversorgungslösungen zu konzentrieren, als in Entsalzungsanlagen zu investieren.

Technologien

Entsalzung ist ein künstlicher Prozess, bei dem salzhaltiges Wasser (meist Meerwasser ) in Süßwasser umgewandelt wird. Die gängigsten Entsalzungsverfahren sind Destillation und Umkehrosmose .

Es gibt mehrere Methoden. Jedes hat Vor- und Nachteile, aber alle sind nützlich. Die Verfahren lassen sich in membranbasierte (zB Umkehrosmose ) und thermisch basierte (zB mehrstufige Flash-Destillation ) einteilen. Das traditionelle Verfahren der Entsalzung ist Destillation , dh Kochen und Wieder Kondensation von Meerwasser zu verlassen Salz und Verunreinigungen zurück.

Derzeit gibt es weltweit zwei Technologien mit mehr Entsalzungskapazität, die mehrstufige Flash-Destillation und die Umkehrosmose .

Destillation

Solardestillation

Die solare Destillation ahmt den natürlichen Wasserkreislauf nach, bei dem die Sonne das Meerwasser so weit erhitzt, dass es verdampft. Nach dem Verdampfen wird der Wasserdampf an einer kühlen Oberfläche kondensiert. Es gibt zwei Arten der solaren Entsalzung. Ersteres verwendet Photovoltaikzellen, die Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln, um den Entsalzungsprozess anzutreiben. Letztere nutzt die Sonnenenergie in Form von Wärme selbst und wird als solarthermische Entsalzung bezeichnet.

Natürliche Verdunstung

Wasser kann neben der Sonneneinstrahlung durch mehrere andere physikalische Effekte verdunsten. Diese Effekte wurden in eine multidisziplinäre Entsalzungsmethodik im IBTS-Gewächshaus aufgenommen . Das IBTS ist auf der einen Seite eine industrielle Entsalzungsanlage (Kraftwerk) und auf der anderen Seite ein Gewächshaus, das mit dem natürlichen Wasserkreislauf arbeitet (verkleinert 1:10). Die verschiedenen Prozesse der Verdunstung und Kondensation sind in Low-Tech-Utilities, teilweise unterirdisch und der architektonischen Form des Gebäudes selbst, untergebracht. Dieses integrierte biotekturische System eignet sich am besten für die großflächige Wüstenbegrünung, da es einen km 2 -Fußabdruck für die Wasserdestillation und den gleichen für die Landschaftstransformation bei der Wüstenbegrünung bzw. die Regeneration natürlicher Süßwasserkreisläufe hat.

Wasserentsalzung
Methoden

Vakuumdestillation

Bei der Vakuumdestillation wird der atmosphärische Druck reduziert, wodurch die zum Verdampfen des Wassers erforderliche Temperatur gesenkt wird. Flüssigkeiten sieden, wenn der Dampfdruck dem Umgebungsdruck entspricht und der Dampfdruck mit der Temperatur steigt. Flüssigkeiten sieden effektiv bei einer niedrigeren Temperatur, wenn der atmosphärische Umgebungsdruck niedriger als der übliche atmosphärische Druck ist. So kann aufgrund des reduzierten Drucks Niedertemperatur-"Abwärme" aus der Stromerzeugung oder industriellen Prozessen eingesetzt werden.

Mehrstufige Flash-Destillation

Wasser wird verdampft und durch mehrstufige Flash-Destillation , die eine Reihe von Flash-Verdampfungen ist, vom Meerwasser getrennt . Jeder nachfolgende Flash-Prozess nutzt Energie, die durch die Kondensation des Wasserdampfs aus dem vorherigen Schritt freigesetzt wird.

Mehrfach-Effekt-Destillation

Die Multiple-Effect-Destillation (MED) arbeitet durch eine Reihe von Schritten, die als "Effekte" bezeichnet werden. Einströmendes Wasser wird auf Rohre gesprüht, die dann erhitzt werden, um Dampf zu erzeugen. Der Dampf wird dann verwendet, um die nächste Charge des ankommenden Meerwassers zu erhitzen. Zur Steigerung der Effizienz kann der zur Erwärmung des Meerwassers verwendete Dampf aus nahegelegenen Kraftwerken bezogen werden. Obwohl diese Methode unter den wärmebetriebenen Methoden die thermodynamisch effizienteste ist, gibt es einige Einschränkungen wie die maximale Temperatur und die maximale Anzahl von Effekten.

Dampfkompressionsdestillation

Die Dampfkompressionsverdampfung beinhaltet die Verwendung entweder eines mechanischen Kompressors oder eines Jetstreams, um den über der Flüssigkeit vorhandenen Dampf zu komprimieren. Der komprimierte Dampf wird dann verwendet, um die Wärme bereitzustellen, die für die Verdampfung des restlichen Meerwassers benötigt wird. Da dieses System nur Strom benötigt, ist es kostengünstiger, wenn es in kleinem Maßstab gehalten wird.

Wellenbetriebene Entsalzung

CETO ist eine Wellenkrafttechnologie , die Meerwasser mit Unterwasserbojen entsalzt. Wellenbetriebene Entsalzungsanlagen wurden 2013 auf Garden Island in Westaustralien und 2015 in Perth in Betrieb genommen.

Membrandestillation

Die Membrandestillation nutzt eine Temperaturdifferenz über eine Membran, um Dampf aus einer Solelösung zu verdampfen und reines Wasser auf der kälteren Seite zu kondensieren. Das Design der Membran kann einen erheblichen Einfluss auf Effizienz und Haltbarkeit haben. Eine Studie ergab, dass eine Membran, die durch koaxiales Elektrospinnen von PVDF - HFP und Silica-Aerogel hergestellt wurde, nach einem kontinuierlichen 30-tägigen Gebrauch 99,99% des Salzes filtern konnte.

Osmose

Umkehrosmose

Das führende Verfahren zur Entsalzung in Bezug auf installierte Kapazität und jährliches Wachstum ist die Umkehrosmose (RO). Die RO-Membranprozesse verwenden semipermeable Membranen und angewendeten Druck (auf der Membranzuführungsseite), um vorzugsweise eine Wasserpermeation durch die Membran zu induzieren, während Salze zurückgewiesen werden. Membransysteme von Umkehrosmoseanlagen verbrauchen typischerweise weniger Energie als thermische Entsalzungsverfahren. Die Energiekosten in Entsalzungsprozessen variieren erheblich je nach Wassersalzgehalt, Anlagengröße und Verfahrenstyp. Derzeit sind die Kosten für die Meerwasserentsalzung beispielsweise höher als bei herkömmlichen Wasserquellen, aber es wird erwartet, dass die Kosten durch technologische Verbesserungen weiter sinken werden, die unter anderem eine verbesserte Effizienz, eine Verringerung des Fußabdrucks der Anlage, Verbesserungen der Anlagenbetrieb und -optimierung, effektivere Futtervorbehandlung und kostengünstigere Energiequellen.

Bei der Umkehrosmose wird eine Dünnschicht-Verbundmembran verwendet, die aus einer ultradünnen, aromatischen Polyamid-Dünnschicht besteht. Dieser Polyamidfilm verleiht der Membran ihre Transporteigenschaften, während der Rest der Dünnfilm-Verbundmembran die mechanische Unterstützung bietet. Der Polyamidfilm ist ein dichtes, hohlraumfreies Polymer mit einer großen Oberfläche, was seine hohe Wasserdurchlässigkeit ermöglicht. Eine aktuelle Studie hat ergeben, dass die Wasserdurchlässigkeit hauptsächlich durch die interne nanoskalige Massenverteilung der aktiven Polyamidschicht bestimmt wird.

Der Umkehrosmoseprozess ist nicht wartungsfrei. Verschiedene Faktoren beeinträchtigen die Effizienz: ionische Kontamination (Calcium, Magnesium usw.); gelöster organischer Kohlenstoff (DOC); Bakterien; Viren; Kolloide und unlösliche Partikel; Biofouling und Scaling . Im Extremfall werden die RO-Membranen zerstört. Um Schäden zu mindern, werden verschiedene Vorbehandlungsstufen eingeführt. Anti-Scaling-Inhibitoren umfassen Säuren und andere Mittel, wie die organischen Polymere Polyacrylamid und Polymaleinsäure , Phosphonate und Polyphosphate . Fouling-Inhibitoren sind Biozide (als Oxidationsmittel gegen Bakterien und Viren) wie Chlor, Ozon, Natrium- oder Calciumhypochlorit. In regelmäßigen Abständen, je nach Membranverschmutzung; schwankende Meerwasserbedingungen; oder wenn es durch Überwachungsprozesse dazu aufgefordert wird, müssen die Membranen gereinigt werden, bekannt als Notfall- oder Schockspülung. Das Spülen erfolgt mit Inhibitoren in einer Süßwasserlösung und das System muss offline gehen. Dieses Verfahren ist ökologisch riskant, da kontaminiertes Wasser unbehandelt ins Meer geleitet wird. Empfindliche marine Lebensräume können irreversibel geschädigt werden.

Netzunabhängige solarbetriebene Entsalzungsanlagen nutzen Sonnenenergie, um einen Pufferspeicher auf einem Hügel mit Meerwasser zu füllen. Der Umkehrosmoseprozess erhält seine unter Druck stehende Meerwasserzufuhr in Stunden ohne Sonnenlicht durch die Schwerkraft, was zu einer nachhaltigen Trinkwasserproduktion führt, ohne dass fossile Brennstoffe, ein Stromnetz oder Batterien benötigt werden. Für dieselbe Funktion (dh Umkehrosmose) werden auch Nanoröhren verwendet.

Vorwärtsosmose

Bei der Vorwärtsosmose wird eine semipermeable Membran verwendet, um die Trennung von Wasser von gelösten gelösten Stoffen zu bewirken. Die treibende Kraft für diese Trennung ist ein osmotischer Druckgradient, so dass eine Lösung hoher Konzentration "aufgezogen" wird.

Einfrieren – auftauen

Gefrier-Tau-Entsalzung (oder Gefrierentsalzung) verwendet Gefrieren, um Süßwasser aus Salzwasser zu entfernen. Salzwasser wird bei Frostbedingungen in ein Pad gesprüht, wo sich ein Eishaufen aufbaut. Bei saisonalen Bedingungen wird warmes, natürlich entsalztes Schmelzwasser zurückgewonnen. Diese Technik beruht auf längeren Perioden natürlicher Frostbedingungen.

Eine andere Frost-Tau-Methode, die nicht wetterabhängig ist und von Alexander Zarchin erfunden wurde , friert Meerwasser im Vakuum ein. Unter Vakuumbedingungen wird das entsalzte Eis geschmolzen und zum Sammeln umgeleitet und das Salz wird gesammelt.

Elektrodialysemembran

Die Elektrodialyse nutzt elektrisches Potenzial, um die Salze durch Paare geladener Membranen zu bewegen, die Salz in abwechselnden Kanälen einfangen. Es gibt mehrere Varianten der Elektrodialyse, wie z. B. konventionelle Elektrodialyse , Elektrodialyse-Umkehrung .

Designaspekte

Energieverbrauch

Der Energieverbrauch des Entsalzungsprozesses hängt vom Salzgehalt des Wassers ab. Die Entsalzung von Brackwasser benötigt weniger Energie als die Meerwasserentsalzung . Der Energieverbrauch der Entsalzung von Meerwasser ist so niedrig erreicht als 3 kWh / m³ einschließlich Vorfilterung und ancillaries, ähnlich den Energieverbrauches von anderer Frischwasserversorgung über große Entfernungen transportiert werden , aber viel höher als lokale Frischwasserversorgung , die 0,2 kWh / m verwenden 3 oder weniger.

Für die Meerwasserentsalzung wurde ein Mindestenergieverbrauch von ca. 1 kWh/m 3 ohne Vorfilterung und Zu-/Ablaufpumpen ermittelt. Mit der Umkehrosmose- Membrantechnologie wurden weniger als 2 kWh/m 3 erreicht , was nur begrenzten Spielraum für weitere Energieeinsparungen ließ, da der Umkehrosmose- Energieverbrauch in den 1970er Jahren 16 kWh/m 3 betrug .

Die Bereitstellung des gesamten US-Haushaltswassers durch Entsalzung würde den Energieverbrauch im Haushalt um etwa 10 % erhöhen , was etwa dem Energieverbrauch von Haushaltskühlschränken entspricht. Der Haushaltsverbrauch macht nur einen relativ kleinen Bruchteil des gesamten Wasserverbrauchs aus.

Energieverbrauch von Meerwasserentsalzungsmethoden.
Entsalzungsmethode >> Mehrstufiger Blitz MSF Multieffekt-Destillation MED Mechanische Dampfkompression MVC Umkehrosmose RO
Elektrische Energie (kWh/m 3 ) 4–6 1,5–2,5 7–12 3–5,5
Wärmeenergie (kWh/m 3 ) 50–110 60–110 Keiner Keiner
Elektrisches Äquivalent der thermischen Energie (kWh/m 3 ) 9,5–19,5 5–8,5 Keiner Keiner
Äquivalente elektrische Gesamtenergie (kWh/m 3 ) 13,5–25,5 6,5–11 7–12 3–5,5

Hinweis: "Elektrisches Äquivalent" bezieht sich auf die Menge an elektrischer Energie, die mit einer bestimmten Menge an thermischer Energie und einem geeigneten Turbinengenerator erzeugt werden könnte. Diese Berechnungen beinhalten nicht die Energie, die für den Bau oder die Renovierung der dabei verbrauchten Gegenstände erforderlich ist.

Angesichts der energieintensiven Natur der Entsalzung mit den damit verbundenen wirtschaftlichen und ökologischen Kosten wird die Entsalzung im Allgemeinen als letztes Mittel nach dem Wassersparen angesehen . Dies ändert sich jedoch, da die Preise weiter fallen.

Kraft-Wärme-Kopplung

Kraft- Wärme- Kopplung erzeugt überschüssige Wärme und Stromerzeugung aus einem einzigen Prozess. Die Kraft-Wärme-Kopplung kann nutzbare Wärme für die Entsalzung in einer integrierten oder "zweifachen" Anlage bereitstellen, in der ein Kraftwerk die Energie für die Entsalzung liefert. Alternativ kann die Energieerzeugung der Anlage der Trinkwassergewinnung dienen (eine eigenständige Anlage) oder überschüssige Energie erzeugt und in das Energienetz eingespeist werden. Die Kraft-Wärme-Kopplung hat verschiedene Formen, und theoretisch könnte jede Form der Energieerzeugung genutzt werden. Die Mehrheit der derzeitigen und geplanten Entsalzungsanlagen mit Kraft-Wärme-Kopplung verwendet jedoch entweder fossile Brennstoffe oder Kernkraft als Energiequelle. Die meisten Werke befinden sich im Nahen Osten oder in Nordafrika , die ihre Erdölressourcen nutzen, um die begrenzten Wasserressourcen auszugleichen. Der Vorteil von Doppelnutzungsanlagen besteht darin, dass sie beim Energieverbrauch effizienter sein können, wodurch die Entsalzung rentabler wird.

Die Shevchenko BN-350 , eine ehemalige nuklearbeheizte Entsalzungsanlage in Kasachstan

Der aktuelle Trend bei Dual-Purpose-Anlagen sind Hybridkonfigurationen, bei denen das Permeat aus der Umkehrosmose-Entsalzung mit Destillat aus der thermischen Entsalzung vermischt wird. Grundsätzlich werden zwei oder mehr Entsalzungsprozesse mit der Stromerzeugung kombiniert. Solche Einrichtungen wurden in Saudi-Arabien in Jeddah und Yanbu implementiert .

Ein typischer Supercarrier des US-Militärs ist in der Lage, mit Atomkraft täglich 1.500.000 Liter Wasser zu entsalzen.

Alternativen zur Entsalzung

Erhöhte Wassereinsparung und -effizienz bleiben die kosteneffektivsten Ansätze in Gebieten mit einem großen Potenzial zur Verbesserung der Effizienz der Wassernutzungspraktiken. Die Abwasserrückgewinnung bietet gegenüber der Entsalzung von Salzwasser mehrere Vorteile, obwohl sie typischerweise Entsalzungsmembranen verwendet. Städtische Abfluss- und Regenwasserabscheidung bieten auch Vorteile bei der Behandlung, Wiederherstellung und Wiederanreicherung von Grundwasser.

Eine vorgeschlagene Alternative zur Entsalzung im amerikanischen Südwesten ist der kommerzielle Import von Massenwasser aus wasserreichen Gebieten entweder durch Öltanker, die zu Wasserträgern umgebaut werden, oder Pipelines. Die Idee ist in Kanada politisch unpopulär, wo Regierungen aufgrund eines nordamerikanischen Freihandelsabkommens (NAFTA) Handelshemmnisse für den Massenwasserexport auferlegten .

Kosten

Zu den Faktoren, die die Kosten für die Entsalzung bestimmen, gehören Kapazität und Art der Anlage, Standort, Speisewasser, Personal, Energie, Finanzierung und Konzentratentsorgung. Die Kosten für die Meerwasserentsalzung (Infrastruktur, Energie und Wartung) sind im Allgemeinen höher als für Süßwasser aus Flüssen oder Grundwasser , Wasserrecycling und Wassereinsparung , aber Alternativen sind nicht immer verfügbar. Die Entsalzungskosten lagen 2013 zwischen 0,45 US-Dollar und 1,00 US-Dollar/m 3 . Mehr als die Hälfte der Kosten stammen direkt von den Energiekosten, und da die Energiepreise sehr volatil sind, können die tatsächlichen Kosten erheblich variieren.

Die Kosten für unbehandeltes Süßwasser in den Entwicklungsländern können 5 US-Dollar pro Kubikmeter erreichen.

Kostenvergleich der Entsalzungsmethoden
Methode Kosten (USD/Liter)
Passive Solarenergie ( 30,42 % energieeffizient) 0,034
Passive Solaranlage (verbesserte Single-Slope, Indien) 0,024
Passive Solaranlage (verbesserte Doppelneigung, Indien) 0,007
Mehrstufiger Blitz (MSF) < 0,001
Umkehrosmose (konzentrierte Solarenergie) 0,0008
Umkehrosmose (Photovoltaik) 0,000825
Durchschnittlicher Wasserverbrauch und Versorgungskosten durch Meerwasserentsalzung bei 1 US$ pro Kubikmeter (±50%)
Bereich Verbrauch
Liter/Person/Tag
Kosten für entsalztes Wasser
US$/Person/Tag
uns 0378 00,38
Europa 0189 00,19
Afrika 0057 00,06
UN empfohlenes Minimum 0049 00,05

Desalination stills Steuerdruck, Temperatur und Salzkonzentrationen zu optimieren Effizienz. Die nuklearbetriebene Entsalzung könnte im großen Maßstab wirtschaftlich sein.

2014 entsalzten die israelischen Anlagen in Hadera, Palmahim, Ashkelon und Sorek Wasser für weniger als 0,40 US-Dollar pro Kubikmeter. Ab 2006 entsalzte Singapur Wasser für 0,49 US-Dollar pro Kubikmeter.

Umweltaspekte

Aufnahme

In den Vereinigten Staaten werden Kühlwassereinlassstrukturen von der Environmental Protection Agency (EPA) reguliert . Diese Strukturen können die gleichen Auswirkungen auf die Umwelt haben wie die Aufnahme von Entsalzungsanlagen. Laut EPA verursachen Wassereinlassstrukturen negative Auswirkungen auf die Umwelt, indem sie Fische und Schalentiere oder deren Eier in ein industrielles System saugen. Dort können die Organismen durch Hitze, physischen Stress oder Chemikalien getötet oder verletzt werden. Größere Organismen können getötet oder verletzt werden, wenn sie an den Gittern an der Vorderseite einer Einlassstruktur gefangen werden. Alternative Aufnahmearten, die diese Auswirkungen mildern, umfassen Strandbrunnen, die jedoch mehr Energie und höhere Kosten erfordern.

Die Entsalzungsanlage Kwinana wurde 2007 in Perth eröffnet. Das Wasser wird dort und in der Entsalzungsanlage Gold Coast in Queensland und in der Entsalzungsanlage Kurnell in Sydney mit 0,1 m/s (0,33 ft/s) entnommen, was langsam genug ist, um Fische entweichen zu lassen. Die Anlage liefert täglich fast 140.000 m 3 (4.900.000 cu ft) sauberes Wasser.

Abfluss

Bei Entsalzungsprozessen entstehen große Mengen an Sole , möglicherweise oberhalb der Umgebungstemperatur, und enthalten Rückstände von Vorbehandlungs- und Reinigungschemikalien, deren Reaktionsnebenprodukte und Schwermetalle aufgrund von Korrosion (insbesondere in thermischen Anlagen). Chemische Vorbehandlung und Reinigung sind in den meisten Entsalzungsanlagen eine Notwendigkeit, die typischerweise die Verhinderung von Biofouling, Kesselsteinbildung, Schaumbildung und Korrosion in thermischen Anlagen sowie von Biofouling, Schwebstoffen und Kesselsteinablagerungen in Membrananlagen umfasst.

Um die Umweltauswirkungen der Rückführung der Sole in den Ozean zu begrenzen, kann sie mit einem anderen Wasserstrom verdünnt werden, der in den Ozean gelangt, beispielsweise aus einem Abwasserbehandlungs- oder Kraftwerksausgang. Bei mittleren bis großen Kraftwerken und Entsalzungsanlagen ist der Kühlwasserfluss des Kraftwerks wahrscheinlich um ein Vielfaches größer als der der Entsalzungsanlage, was den Salzgehalt der Kombination verringert. Eine andere Methode zum Verdünnen der Sole besteht darin, sie über einen Diffusor in einer Mischzone zu mischen. Wenn beispielsweise eine Pipeline, die die Sole enthält, den Meeresboden erreicht, kann sie sich in viele Zweige aufteilen, von denen jeder nach und nach durch kleine Löcher entlang ihrer Länge die Sole freisetzt. Das Mischen kann mit einer Kraftwerks- oder Kläranlagenverdünnung kombiniert werden. Darüber hinaus können Nullflüssigkeitsabgabesysteme verwendet werden, um Sole vor der Entsorgung zu behandeln.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Entsalzungsanlage fahrbar zu machen, um zu vermeiden, dass sich die Sole an einem einzigen Ort ansammelt (wie sie von der Entsalzungsanlage ständig produziert wird). Einige dieser beweglichen (mit Schiffen verbundenen) Entsalzungsanlagen wurden gebaut.

Sole ist dichter als Meerwasser und sinkt daher auf den Meeresboden und kann das Ökosystem schädigen. Es wurde beobachtet, dass die Solefahnen im Laufe der Zeit auf eine verdünnte Konzentration abnahmen, bei der es keine oder nur geringe Auswirkungen auf die Umgebung gab. Studien haben jedoch gezeigt, dass die Verdünnung aufgrund der Tiefe, in der sie aufgetreten ist, irreführend sein kann. Wenn die Verdünnung während der Sommersaison beobachtet wurde, besteht die Möglichkeit, dass ein saisonales Thermokline-Ereignis aufgetreten ist, das das Absinken der konzentrierten Sole auf den Meeresboden verhindert haben könnte. Dies hat das Potenzial, das Ökosystem des Meeresbodens und stattdessen die Gewässer darüber nicht zu stören. Es wurde beobachtet, dass die Soleausbreitung aus den Entsalzungsanlagen mehrere Kilometer entfernt ist, was bedeutet, dass dies das Potenzial hat, Ökosysteme weit entfernt von den Anlagen zu schädigen. Eine sorgfältige Wiederansiedlung mit geeigneten Maßnahmen und Umweltstudien kann dieses Problem minimieren.

Andere Probleme

Aufgrund der Natur des Prozesses besteht die Notwendigkeit, die Pflanzen auf etwa 25 Hektar Land an oder in der Nähe der Küste zu platzieren. Bei einer im Landesinneren gebauten Anlage müssen Rohre in den Boden verlegt werden, um eine einfache Ein- und Ausleitung zu ermöglichen. Sobald die Rohre jedoch im Boden verlegt sind, besteht die Möglichkeit, dass sie in nahegelegene Grundwasserleiter eindringen und diese kontaminieren. Abgesehen von Umweltrisiken kann der von bestimmten Arten von Entsalzungsanlagen erzeugte Lärm laut sein.

Gesundheitsaspekte

Jodmangel

Durch die Entsalzung wird Jod aus dem Wasser entfernt und das Risiko von Jodmangelerkrankungen erhöht . Israelische Forscher behaupteten einen möglichen Zusammenhang zwischen Meerwasserentsalzung und Jodmangel und fanden Joddefizite bei Erwachsenen, die jodarmem Wasser ausgesetzt waren, gleichzeitig mit einem zunehmenden Anteil des Trinkwassers ihrer Region aus Meerwasserumkehrosmose (SWRO). Später fanden sie wahrscheinliche Jodmangelerkrankungen in einer Bevölkerung, die auf entsalztes Meerwasser angewiesen war. Ein möglicher Zusammenhang zwischen starkem Verbrauch von entsalztem Wasser und nationalem Jodmangel wurde von israelischen Forschern vorgeschlagen. Sie fanden eine hohe Belastung durch Jodmangel in der allgemeinen Bevölkerung Israels: 62 % der Kinder im Schulalter und 85 % der Schwangeren liegen unter dem Angemessenheitsbereich der WHO. Sie wiesen auch auf die nationale Abhängigkeit von jodarmem entsalztem Wasser, das Fehlen eines universellen Programms zur Salzjodierung und Berichte über den vermehrten Einsatz von Schilddrüsenmedikamenten in Israel als mögliche Gründe für die geringe Jodaufnahme der Bevölkerung hin. In dem Jahr, in dem die Erhebung durchgeführt wurde, macht die aus den Entsalzungsanlagen produzierte Wassermenge etwa 50 % der für den gesamten Bedarf bereitgestellten Frischwassermenge und etwa 80 % der für den häuslichen und industriellen Bedarf bereitgestellten Wassermenge in Israel aus.

Experimentelle Techniken

Andere Entsalzungstechniken umfassen:

Abwärme

Thermisch angetriebene Entsalzungstechnologien sind für den Einsatz mit Niedertemperatur häufig vorgeschlagen Abwärmequellen, da die niedrigen Temperaturen für viele industrielle Prozesse sind nicht sinnvoll, aber es ist ideal für die niedrigeren Temperaturen in Entsalzung gefunden. Tatsächlich kann eine solche Paarung mit Abwärme den elektrischen Prozess sogar verbessern: Dieselgeneratoren liefern häufig Strom in abgelegenen Gebieten. Etwa 40–50 % der abgegebenen Energie sind minderwertige Wärme, die den Motor über den Auspuff verlässt. Durch den Anschluss einer thermischen Entsalzungstechnologie wie einer Membrandestillation an die Abgase von Dieselmotoren wird diese minderwertige Wärme für die Entsalzung wiederverwendet. Das System kühlt den Dieselgenerator aktiv , verbessert seinen Wirkungsgrad und erhöht seine Stromausbeute. Dadurch entsteht eine energieneutrale Entsalzungslösung. Eine Beispielanlage wurde im März 2014 von der niederländischen Firma Aquaver für Gulhi , Malediven, in Betrieb genommen .

Niedertemperaturthermo

Ursprünglich aus der Erforschung der thermischen Energieumwandlung der Ozeane hervorgegangen, nutzt die thermische Niedertemperaturentsalzung (LTTD) das Sieden von Wasser bei niedrigem Druck, sogar bei Umgebungstemperatur . Das System verwendet Pumpen, um eine Umgebung mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur zu schaffen, in der Wasser mit einem Temperaturgradienten von 8–10 °C (46–50 °F) zwischen zwei Wasservolumen siedet. Kühles Meerwasser wird aus Tiefen von bis zu 600 m (2.000 ft) zugeführt. Dieses Wasser wird durch Rohrschlangen gepumpt, um den Wasserdampf zu kondensieren. Das resultierende Kondensat ist gereinigtes Wasser. LTTD kann den in Kraftwerken verfügbaren Temperaturgradienten nutzen, in denen große Mengen warmen Abwassers aus der Anlage abgeleitet werden, wodurch der Energieeinsatz reduziert wird, der zur Erzeugung eines Temperaturgradienten erforderlich ist.

In den USA und Japan wurden Experimente durchgeführt, um den Ansatz zu testen. In Japan wurde von der Saga University ein Spray-Flash-Verdampfungssystem getestet. Auf Hawaii testete das National Energy Laboratory eine Open-Cycle-OTEC-Anlage mit Frischwasser- und Stromerzeugung bei einer Temperaturdifferenz von 20 °C zwischen Oberflächenwasser und Wasser in einer Tiefe von rund 500 m (1.600 ft). LTTD wurde 2004 vom indischen National Institute of Ocean Technology (NIOT) untersucht. Ihre erste LTTD-Anlage wurde 2005 in Kavaratti auf den Lakshadweep- Inseln eröffnet. Die Kapazität der Anlage beträgt 100.000 l (22.000 imp gal; 26.000 US gal)/Tag bei Investitionskosten von 50 Mio. INR (922.000 €). Die Pflanze verwendet tiefes Wasser mit einer Temperatur von 10 bis 12 ° C (50 bis 54 ° F). Im Jahr 2007 eröffnete NIOT eine experimentelle schwimmende LTTD-Anlage vor der Küste von Chennai mit einer Kapazität von 1.000.000 l (220.000 imp gal; 260.000 US gal)/Tag. Eine kleinere Anlage wurde 2009 im Nord-Chennai-Wärmekraftwerk errichtet, um die LTTD-Anwendung zu beweisen, wo Kühlwasser für Kraftwerke verfügbar ist.

Thermoionischer Prozess

Im Oktober 2009 kündigte Saltworks Technologies ein Verfahren an, bei dem solare oder andere thermische Wärme verwendet wird, um einen Ionenstrom zu erzeugen, der mithilfe von Ionenaustauschermembranen alle Natrium- und Chlorionen aus dem Wasser entfernt.

Verdunstung und Kondensation für Pflanzen

Das Meerwasser-Gewächshaus nutzt natürliche Verdunstungs- und Kondensationsprozesse in einem mit Sonnenenergie betriebenen Gewächshaus , um in trockenen Küstengebieten Getreide anzubauen.

Andere Ansätze

Adsorptionsbasierte Entsalzung (AD) beruht auf den Feuchtigkeitsaufnahmeeigenschaften bestimmter Materialien wie Silica Gel.

Vorwärtsosmose

Ein Verfahren wurde von Modern Water PLC unter Verwendung von Vorwärtsosmose kommerzialisiert , wobei eine Reihe von Anlagen in Betrieb sein sollen.

Entsalzung auf Hydrogelbasis

Schema der Entsalzung Maschine: die Entsalzung Schachtel Volumen V _ Box ein Gel enthält Volumen V _ Gel , das durch ein Sieb von dem äußeren Lösungsvolumen getrennt ist , V _ out = V _ box - V _ Gel . Die Box ist mit zwei großen Tanks mit hohem und niedrigem Salzgehalt durch zwei Hähne verbunden, die nach Belieben geöffnet und geschlossen werden können. Die Eimerkette drückt den Frischwasserverbrauch aus, gefolgt von der Wiederbefüllung des salzarmen Reservoirs mit Salzwasser.

Die Idee des Verfahrens besteht darin, dass das Hydrogel, wenn es mit einer wässrigen Salzlösung in Kontakt gebracht wird, aufquillt und eine Lösung mit einer anderen Ionenzusammensetzung als der ursprünglichen absorbiert. Diese Lösung kann mittels Sieb oder Mikrofiltrationsmembran leicht aus dem Gel herausgedrückt werden. Die Kompression des Gels im geschlossenen System führt zu einer Änderung der Salzkonzentration, während die Kompression im offenen System, während das Gel Ionen mit Masse austauscht, zu einer Änderung der Anzahl der Ionen führt. Die Folge der Kompression und Quellung bei offenen und geschlossenen Systembedingungen ahmt den umgekehrten Carnot-Zyklus einer Kühlschrankmaschine nach. Der einzige Unterschied besteht darin, dass dieser Zyklus anstelle von Wärme Salzionen von der Masse mit niedrigem Salzgehalt auf eine Masse mit hohem Salzgehalt überträgt. Ähnlich wie der Carnot-Zyklus ist dieser Zyklus vollständig reversibel, kann also prinzipiell mit einem idealen thermodynamischen Wirkungsgrad arbeiten. Da das Verfahren keine osmotischen Membranen verwendet, kann es mit dem Umkehrosmoseverfahren konkurrieren. Darüber hinaus ist der Ansatz im Gegensatz zur Umkehrosmose unempfindlich gegenüber der Qualität des Speisewassers und dessen jahreszeitlichen Veränderungen und ermöglicht die Herstellung von Wasser in jeder gewünschten Konzentration.

Kleinsolar

Die Vereinigten Staaten, Frankreich und die Vereinigten Arabischen Emirate arbeiten an der Entwicklung einer praktischen solaren Entsalzung . WaterStillar von AquaDania wurde in Dahab, Ägypten, und in Playa del Carmen, Mexiko, installiert. Bei diesem Ansatz kann ein zwei Quadratmeter großer Solarthermiekollektor 40 bis 60 Liter pro Tag aus jeder lokalen Wasserquelle destillieren – fünfmal mehr als herkömmliche Destillierapparate. Es macht Plastik- PET- Flaschen oder den energieaufwändigen Wassertransport überflüssig. In Zentralkalifornien entwickelt ein Startup-Unternehmen WaterFX eine solarbetriebene Entsalzungsmethode, die die Nutzung von lokalem Wasser ermöglicht, einschließlich Abflusswasser, das aufbereitet und wiederverwendet werden kann. Salziges Grundwasser in der Region würde zu Süßwasser aufbereitet, und in Gebieten in Meeresnähe könnte Meerwasser aufbereitet werden.

Passarell

Der Passarell-Prozess verwendet einen reduzierten atmosphärischen Druck anstelle von Wärme, um die Verdunstungsentsalzung voranzutreiben. Der durch Destillation erzeugte reine Wasserdampf wird dann mit einem fortschrittlichen Kompressor komprimiert und kondensiert. Der Kompressionsprozess verbessert die Destillationseffizienz, indem der reduzierte Druck in der Verdampfungskammer erzeugt wird. Der Kompressor zentrifugiert den reinen Wasserdampf, nachdem er durch einen Demister gesaugt wurde (entfernt restliche Verunreinigungen), wodurch er gegen die Rohre in der Sammelkammer komprimiert wird. Die Kompression des Dampfes erhöht seine Temperatur. Die Wärme wird auf das in die Rohre fallende Eingangswasser übertragen, wodurch das Wasser in den Rohren verdampft wird. An der Außenseite der Rohre kondensiert Wasserdampf als Produktwasser. Durch die Kombination mehrerer physikalischer Prozesse ermöglicht Passarell, dass der größte Teil der Energie des Systems durch seine Verdampfungs-, Entfeuchtungs-, Dampfkompressions-, Kondensations- und Wasserbewegungsprozesse recycelt wird.

Geothermie

Geothermie kann die Entsalzung vorantreiben. An den meisten Standorten schlägt die geothermische Entsalzung die Nutzung des knappen Grund- oder Oberflächenwassers umweltschonend und wirtschaftlich.

Nanotechnologie

Nanoröhren-Membranen mit einer höheren Permeabilität als die derzeitige Generation von Membranen können zu einer eventuellen Reduzierung des Platzbedarfs von RO-Entsalzungsanlagen führen. Es wurde auch vorgeschlagen, dass die Verwendung solcher Membranen zu einer Verringerung der für die Entsalzung benötigten Energie führt.

Hermetische, sulfonierte Nano- Verbundmembranen haben sich als in der Lage gezeigt, verschiedene Verunreinigungen bis in den Bereich von Teilen pro Milliarde zu entfernen und weisen eine geringe oder keine Anfälligkeit für hohe Salzkonzentrationen auf.

Biomimese

Biomimetische Membranen sind ein weiterer Ansatz.

Elektrochemisch

2008 kündigte Siemens Water Technologies eine Technologie an, die elektrische Felder anwendet, um einen Kubikmeter Wasser zu entsalzen und dabei nur angeblich 1,5 kWh Energie zu verbrauchen. Wenn genau, würde dieser Prozess die Hälfte der Energie anderer Prozesse verbrauchen. Ab 2012 war in Singapur eine Demonstrationsanlage in Betrieb. Forscher der University of Texas at Austin und der Universität Marburg entwickeln effizientere Methoden zur elektrochemisch vermittelten Meerwasserentsalzung.

Elektrokinetische Schocks

Ein Verfahren, das elektrokinetische Stoßwellen verwendet, kann verwendet werden, um eine membranlose Entsalzung bei Umgebungstemperatur und -druck zu erreichen. Dabei werden Anionen und Kationen im Salzwasser durch elektrokinetische Stoßwellen gegen Carbonatanionen bzw. Calciumkationen ausgetauscht. Calcium- und Carbonat-Ionen reagieren zu Calciumcarbonat , das ausfällt und frisches Wasser hinterlässt. Die theoretische Energieeffizienz dieses Verfahrens liegt auf dem Niveau von Elektrodialyse und Umkehrosmose .

Temperaturwechsel-Lösungsmittelextraktion

Die Temperaturwechsel-Lösungsmittelextraktion (TSSE) verwendet ein Lösungsmittel anstelle einer Membran oder hohe Temperaturen.

Die Lösungsmittelextraktion ist eine gängige Technik in der chemischen Verfahrenstechnik . Es kann durch minderwertige Hitze (weniger als 70 °C (158 °F)) aktiviert werden, die möglicherweise kein aktives Erhitzen erfordert. In einer Studie entfernte TSSE bis zu 98,4 Prozent des Salzes in Salzlake. Ein Lösungsmittel, dessen Löslichkeit mit Temperatur wird dem Salzwasser hinzugefügt Bei Raumtemperatur entzieht das Lösungsmittel dem Salz Wassermoleküle. Das wasserbeladene Lösungsmittel wird dann erhitzt, wodurch das Lösungsmittel das nun salzfreie Wasser freisetzt.

Es kann extrem salzige Sole entsalzen, die bis zu siebenmal so salzig ist wie das Meer. Zum Vergleich: Die derzeitigen Methoden können mit Sole nur doppelt so salzig umgehen.

Entsalzungsanlagen

Da neue technologische Innovationen die Kapitalkosten der Entsalzung weiter senken, bauen immer mehr Länder Entsalzungsanlagen als kleinen Beitrag zur Bewältigung ihrer Wasserknappheitsprobleme .

  • Israel entsalzt Wasser für 53 Cent pro Kubikmeter
  • Singapur entsalzt Wasser für 49 Cent pro Kubikmeter und behandelt auch Abwasser mit Umkehrosmose für den industriellen und trinkbaren Gebrauch ( NEWater ).
  • China und Indien, die beiden bevölkerungsreichsten Länder der Welt, setzen auf Entsalzung, um einen kleinen Teil ihres Wasserbedarfs zu decken
  • Im Jahr 2007 kündigte Pakistan Pläne zur Entsalzung an
  • Alle australischen Hauptstädte (außer Darwin, Northern Territory und Hobart ) bauen derzeit Entsalzungsanlagen oder nutzen diese bereits. Ende 2011 wird Melbourne damit beginnen, Australiens größte Entsalzungsanlage, die Wonthaggi-Entsalzungsanlage, zu nutzen, um niedrige Lagerstättenniveaus zu erhöhen.
  • 2007 unterzeichnete Bermuda einen Vertrag zum Kauf einer Entsalzungsanlage
  • Die größte Entsalzungsanlage in den Vereinigten Staaten ist die in Tampa Bay , Florida , die im Dezember 2007 mit der Entsalzung von 25 Millionen Gallonen (95000 m³) Wasser pro Tag begann. oder 81 Cent pro Kubikmeter. In den Vereinigten Staaten verwenden Kalifornien , Arizona , Texas und Florida Entsalzung für einen sehr kleinen Teil ihrer Wasserversorgung.
  • Nach der Entsalzung in Jubail , Saudi-Arabien , wird das Wasser über eine Pipeline 320 km landeinwärts in die Hauptstadt Riad gepumpt .

Ab 2008 "produzieren weltweit 13.080 Entsalzungsanlagen laut der International Desalination Association mehr als 12 Milliarden Gallonen Wasser pro Tag." Eine Schätzung aus dem Jahr 2009 ergab, dass sich die weltweite Versorgung mit entsalztem Wasser zwischen 2008 und 2020 verdreifachen wird.

Die größte Entsalzungsanlage der Welt ist die Jebel Ali Desalination Plant (Phase 2) in den Vereinigten Arabischen Emiraten . Es handelt sich um eine Doppelzweckanlage, die eine mehrstufige Flash-Destillation verwendet und in der Lage ist, 300 Millionen Kubikmeter Wasser pro Jahr zu produzieren.

Ein typischer Flugzeugträger des US-Militärs verwendet Kernkraft, um 400.000 US-Gallonen (1.500.000 Liter) Wasser pro Tag zu entsalzen.

In der Natur

Mangrovenblatt mit Salzkristallen

Die Verdunstung von Wasser über den Ozeanen im Wasserkreislauf ist ein natürlicher Entsalzungsprozess.

Bei der Bildung von Meereis entsteht Eis mit wenig Salz, viel weniger als in Meerwasser.

Seevögel destillieren Meerwasser durch Gegenstromaustausch in einer Drüse mit einem Rete Mirabile . Die Drüse sondert hochkonzentrierte Sole ab, die in der Nähe der Nasenlöcher über dem Schnabel gespeichert wird. Der Vogel "niest" dann die Sole aus. Da Süßwasser in ihrer Umgebung normalerweise nicht verfügbar ist, besitzen einige Seevögel wie Pelikane , Sturmvögel , Albatrosse , Möwen und Seeschwalben diese Drüse, die es ihnen ermöglicht, das salzige Wasser aus ihrer Umgebung zu trinken, wenn sie weit vom Land entfernt sind.

Mangrovenbäume wachsen im Meerwasser; Sie scheiden Salz aus, indem sie es in Teilen der Wurzel einfangen, die dann von Tieren (normalerweise Krabben) gefressen werden. Zusätzliches Salz wird entfernt, indem es in abfallenden Blättern gespeichert wird. Einige Mangrovenarten haben Drüsen auf ihren Blättern, die ähnlich wie die Entsalzungsdrüse von Seevögeln funktionieren. Salz wird als kleine Kristalle an die Blattaußenseite extrahiert , die dann vom Blatt fallen.

Weiden und Schilf absorbieren Salz und andere Verunreinigungen und entsalzen das Wasser effektiv. Dieses wird in künstlich angelegten Feuchtgebieten zur Abwasserbehandlung verwendet .

Geschichte

Entsalzung ist der Geschichte seit Jahrtausenden sowohl als Konzept als auch später als Praxis bekannt, wenn auch in begrenzter Form. Der antike griechische Philosoph Aristoteles beobachtete in seinem Werk Meteorologie, dass "Salzwasser, wenn es in Dampf verwandelt wird, süß wird und der Dampf beim Kondensieren nicht wieder Salzwasser bildet" und bemerkte auch, dass ein feines Wachsgefäß danach Trinkwasser aufnehmen würde lange genug in Meerwasser getaucht, da es als Membran zum Filtern des Salzes fungierte. Es gibt zahlreiche andere Beispiele für Entsalzungsversuche in der Antike und im Mittelalter, aber eine Entsalzung war bis in die Neuzeit nie in großem Maßstab möglich. Ein gutes Beispiel für diese Experimente sind die Beobachtungen von Leonardo da Vinci (Florenz, 1452), der erkannte , dass destilliertes Wasser kann durch die Anpassung eines billig in großen Mengen hergestellt werden , nach wie vor zu einem Herd. Während des Mittelalters wurde in anderen Teilen Mitteleuropas an Verfeinerungen der Destillation gearbeitet, die jedoch nicht unbedingt auf Entsalzung ausgerichtet waren.

Es ist jedoch möglich, dass 1560 auf einer Insel vor der tunesischen Küste die erste große landgestützte Entsalzungsanlage unter Notbedingungen installiert wurde. Es wird vermutet, dass eine Garnison von 700 spanischen Soldaten von einer großen Anzahl Türken belagert wurde und dass während der Belagerung, der Kapitän zuständig einen fabriziert noch der Lage ist , 40 Fässer Frischwasser pro Tag, obwohl Details des Geräts wurden nicht gemeldet.

Vor der industriellen Revolution war die Entsalzung in erster Linie für Hochseeschiffe von Bedeutung, die ansonsten mit Süßwasser versorgt werden mussten. Sir Richard Hawkins (1562-1622), der ausgedehnte Reisen in die Südsee unternahm, berichtete bei seiner Rückkehr, dass er seine Männer durch Destillation an Bord mit Frischwasser versorgen konnte. Darüber hinaus veröffentlichten zu Beginn des 17. Jahrhunderts mehrere prominente Persönlichkeiten der Zeit wie Francis Bacon oder Walter Raleigh Berichte über die Wasserentsalzung. Diese und andere Berichte bilden das Klima für den ersten Patentstreit über Entsalzungsanlagen. Die beiden ersten Patente zur Wasserentsalzung stammen aus den Jahren 1675 und 1683 (Patente Nr. 184 und Nr. 226, veröffentlicht von Mr. William Walcot und Mr. Robert Fitzgerald (und anderen)). Dennoch wurde keine der beiden Erfindungen aufgrund technischer Probleme, die sich aus Schwierigkeiten beim Scale-up ergaben, wirklich in Betrieb genommen. Während der 150 Jahre von Mitte des 16. Jahrhunderts bis 1800 wurden für einige Zeit keine wesentlichen Verbesserungen am grundlegenden Meerwasserdestillationsverfahren vorgenommen.

Als die Fregatte Protector in den 1780er Jahren (wie das Schiff Husaren) nach Dänemark verkauft wurde, wurde die Entsalzungsanlage sehr detailliert untersucht und dokumentiert. In den neu gegründeten Vereinigten Staaten katalogisierte Thomas Jefferson wärmebasierte Methoden, die bis ins 16. Jahrhundert zurückreichen, und formulierte praktische Ratschläge, die allen US-Schiffen auf der Grundlage von Segelgenehmigungen bekannt gegeben wurden.

Beginnend 1800, begann die Dinge sehr schnell als Folge der Erscheinung des sich ändernden Dampfmaschine und der so genannten Alter von Dampf . Die Entwicklung von Kenntnissen über die Thermodynamik von Dampfprozessen und die Notwendigkeit einer Reinwasserquelle für den Einsatz in Kesseln hat sich positiv auf Destilliersysteme ausgewirkt. Darüber hinaus führte die Ausbreitung des europäischen Kolonialismus zu einem Bedarf an Süßwasser in abgelegenen Teilen der Welt, wodurch das geeignete Klima für die Wasserentsalzung geschaffen wurde.

Parallel zur Entwicklung und Verbesserung von Dampfsystemen ( Mehreffektverdampfer ) zeigte dieser Gerätetyp schnell sein Potenzial im Bereich der Entsalzung. Im Jahr 1852 erhielt Alphonse René le Mire de Normandy ein britisches Patent für eine Meerwasser-Destillieranlage mit vertikalen Rohren, die dank ihrer einfachen Konstruktion und einfachen Konstruktion sehr schnell für den Einsatz an Bord populär wurde. Landgestützte Entsalzungsanlagen traten erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts in nennenswertem Umfang auf. In den 1860er Jahren kaufte die US-Armee drei Normandie-Verdampfer mit einer Leistung von jeweils 7000 Gallonen/Tag und installierte sie auf den Inseln Key West und Dry Tortugas . Eine weitere wichtige landgestützte Entsalzungsanlage wurde in den 1980er Jahren in Suakin installiert, die in der Lage war, die dort stationierten britischen Truppen mit Süßwasser zu versorgen. Es bestand aus sechsstufigen Brennern mit einer Kapazität von 350 Tonnen/Tag.

Nach dem Zweiten Weltkrieg fanden in den Vereinigten Staaten bedeutende Forschungsarbeiten zu verbesserten Entsalzungsmethoden statt. Das Office of Saline Water wurde 1955 gemäß dem Saline Water Conversion Act von 1952 im Innenministerium der Vereinigten Staaten geschaffen . Es wurde 1974 in das Office of Water Resources Research verschmolzen.

Die erste industrielle Entsalzungsanlage in den Vereinigten Staaten wurde 1961 in Freeport, Texas, eröffnet , in der Hoffnung, die Wasserversorgung der Region nach einem Jahrzehnt der Dürre zu sichern. Vizepräsident Lyndon B. Johnson nahm am 21. Juni 1961 an der Eröffnung der Anlage teil. Präsident John F. Kennedy zeichnete eine Rede aus dem Weißen Haus auf , in der er die Entsalzung als „eine Arbeit bezeichnete, die in vielerlei Hinsicht wichtiger ist als jedes andere wissenschaftliche Unternehmen, in dem dieses Land ist jetzt engagiert."

Die Forschung fand an staatlichen Universitäten in Kalifornien, bei der Dow Chemical Company und DuPont statt . Viele Studien konzentrieren sich auf Möglichkeiten zur Optimierung von Entsalzungsanlagen.

Die erste kommerzielle Umkehrosmose- Entsalzungsanlage, die Coalinga-Entsalzungsanlage, wurde 1965 in Kalifornien für Brackwasser eingeweiht . Einige Jahre später, 1975, ging die erste Meerwasser- Umkehrosmose-Entsalzungsanlage in Betrieb.

Gesellschaft und Kultur

Trotz der mit Entsalzungsprozessen verbundenen Probleme kann die öffentliche Unterstützung für seine Entwicklung sehr hoch sein. Eine Umfrage in einer südkalifornischen Gemeinde ergab, dass 71,9% aller Befragten die Entwicklung von Entsalzungsanlagen in ihrer Gemeinde unterstützten. In vielen Fällen entspricht eine hohe Süßwasserknappheit einer höheren öffentlichen Unterstützung für die Entwicklung der Entsalzung, während Gebiete mit geringer Wasserknappheit tendenziell weniger öffentliche Unterstützung für ihre Entwicklung erhalten.

Siehe auch

Verweise

Externe Links