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Salzwasser zum Trinken

Millionen von Menschen haben keinen direkten Zugang zu Trinkwasser. An Meerwasser dagegen herrscht kein Mangel. Volker Presser will Salz- in Trinkwasser verwandeln – mit einer neuen Methode.

  • Leibniz-Gemeinschaft: Die Erde ist zu zwei Dritteln mit Wasser bedeckt, 97 Prozent davon sind Meerwasser. Warum ist es bislang nicht gelungen, daraus genug Trinkwasser für alle herzustellen?

Volker Presser: Das Problem beschäftigt uns Menschen bereits seit der Antike. Es wurden schon unterschiedlichste Methoden entwickelt, und viele funktionieren auch wunderbar. Der kritische Punkt sind jedoch die Kosten: Bislang gibt es keine robuste Methode, die zugleich energieeffizient und kostengünstig ist.

  • Wo wird denn heute bereits Meerwasser entsalzt – und auf welche Weise?

Besonders in Küstennähe oder auf Inseln ist das ein großes Thema, etwa im arabischen oder afrikanischen Raum. Hier kommen vor allem Membrantechnologien wie die Umkehrosmose zum Einsatz. Dabei wird das Meerwasser mit Druck durch eine Art Filter gepresst, der das Salz zurückhält. Diese Technologien benötigen wesentlich weniger Energie als das Verdampfen von Wasser, und es gibt schon sehr große Anlagen. In Israel steht die weltgrößte: Jede Sekunde werden dort 3.700 Liter Trinkwasser zu gerade einmal 50 Cent pro Liter aufbereitet. Aber trotz solcher Meisterleistungen: Die Kosten sind immer noch zu hoch und die Energieeffizienz zu niedrig.

  • Sie forschen an einer neuen Methode, der „Kapazitiven Entionisierung“. Wie funktioniert sie?

Das Grundprinzip ist frappierend einfach: Brack- oder Salzwasser fließt zwischen zwei Elektroden aus poröser Aktivkohle, an die eine Spannung von etwa einem Volt angelegt wird. Die positiv geladene Elektrode zieht dabei die negativ geladenen Ionen aus dem Wasser, die gegenüberliegende negativ geladene Elektrode hingegen zieht die positiv geladenen Teilchen aus dem Wasser. Es werden also nur die Bestandteile aus dem Wasser herausgeholt, die nicht drinnen sein sollen. Gespeichert werden die geladenen Teilchen in den Poren der Aktivkohle, am Ende der Strecke fließt schließlich frisches Süßwasser heraus. Noch wirksamer wird das Ganze, wenn man eine Membran zwischen Wasser und Kohlenelektrode platziert, die entweder nur negativ oder nur positiv geladene Teilchen durchlässt. Ist eine Elektrode „voll“, also mit Ionen gesättigt, lässt sie sich ganz einfach wieder ausspülen, und man erhält eine hochkonzentrierte Salzlösung.

  • Was ist der Vorteil dieser Methode?

Sie ist extrem energieeffizient und kommt ganz ohne chemische Reaktionen aus, ist also eine wirklich grüne Technologie. Hinzu kommt, dass die Hauptkomponente Aktivkohle ist – ein kostengünstiger und nachwachsender Rohstoff, der leicht verfügbar ist. Die hohe Effizienz gilt übrigens insbesondere für niedrige Salzkonzentrationen – also vorzugsweise Brackwasser. Bei echtem Meerwasser hat die Umkehrosmose energetisch derzeit noch die Nase vorn. 

  • Wann wird man die neue Entsalzungsmethode nutzen können?

Es gibt bereits einzelne Großanlagen zur kapazitiven Wasseraufbereitung – vor allem in China und der inneren Mongolei. Auch erste kommerzielle Systeme befinden sich bereits auf dem Markt,  aber das große Wachstum in diesem Segment wird erst für die nächsten Jahre prognostiziert. Die Technologie ist übrigens nicht nur auf Salzwasser beschränkt. Da geht es auch darum, Schadstoffe aus Industrie-, Bergbau- und Landwirtschaftsabwässern zu entfernen. Abgesehen von dem Umweltaspekt enthält das mit Edelmetallen hochangereicherte Abwasser wertvolle Rohstoffe, die so für die Industrie wiederverwertbar gemacht werden.

  • Sie forschen eigentlich im Bereich Energiespeicher. Wie kommen Sie zu dem Thema Wasserentsalzung?

Beides ist miteinander verknüpft. Die Methode der Kapazitiven Entionisierung basiert auf Elektrosorption von Ionen – genau dies ist auch das Funktionsprinzip von so genannten Superkondensatoren. Jedes angelagerte Ion trägt ja eine elektrische Ladung mit sich, die wieder gewonnen werden kann, wenn das Ion desorbiert. So lassen sich extrem energieeffiziente und langlebige Energiespeichersysteme realisieren. Beide Technologien können ideal ineinander überführt werden: In Kombination mit Solarzellen und kapazitiven Energiespeichern könnte eine ‚Island Technology‘ entstehen - Haushalte könnten ihren Sonnenstrom selbst speichern und ihr eigenes Trinkwasser gewinnen.

Zur Person

Jun.-Prof. Dr. Volker Presser leitet die Junior-Forschungsgruppe Energie-Materialien am INM-Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken. Die Gruppe entwickelt neuartige Materialien für die elektrochemische Energiespeicherung, wofür vor allem Doppelschichtkondensatoren und Pseudokondensatoren systematisch aufgebaut werden.