Energiesparende Wasserfilter
Ein Spinoff der Yale University will das größte Problem bei der effizienten Meerwasserentsalzung lösen: Den enormen Druck- oder Wärmebedarf.
- Lee Bruno
In vielen Teilen der Welt besteht nur ein eingeschränkter Zugriff auf sauberes Trinkwasser. Entsalzungsanlagen können zwar aus See- und Brackwasser genießbares Nass machen, benötigen jedoch große Mengen Elektrizität oder thermische Energie. Aus diesem Grund sind solche Anlagen in Entwicklungsländern wirtschaftlich oft schlicht nicht tragbar. Oasys, ein Spinoff der Yale University, will das nun ändern. Professor Menachem Elimelech und seine Masterstudenten Robert McGinnis und Jeffrey McCutcheon haben ein neuartiges Entsalzungsgerät entwickelt, das die notwendige Energie zur Reinigung auf ein Zehntel aktueller Technik beschränkt.
Stetiges Bevölkerungswachstum, boomende Landwirtschaft und die steigende Nachfrage aus der Industrie bedrohen die knappen Trinkwasserressourcen. Goldman Sachs schätzt, dass der globale Wasserkonsum sich alle 20 Jahre verdoppelt. 2008 ist der Weltmarkt für das kühle Nass laut der Marktforschungsfirma Lux Research auf ein Volumen von 522 Milliarden Dollar angeschwollen.
Der typische Ansatz bei der Entsalzung setzt derzeit auf die so genannte Umkehrosmose – und allein dieser Markt soll in nächster Zeit mit zehn Prozent pro Jahr wachsen. Bei dem Prozess wird eine Flüssigkeit durch eine semipermeabel gehaltene Membran gepresst. Das geschieht entweder mit hydraulischem Druck oder durch thermische Verdampfung. Die dazu benötigten Energiemengen sind groß, weswegen inzwischen diverse Ideen kursieren, anders zu entsalzen. "Unsere Entwicklung wurde vor allem durch den Kern des Problems, die Energiekosten, getrieben", sagt Aaron Mandell, Chef von Oasys.
Die Firma setzt deshalb auf eine Idee, die sie technische Osmose nennt. Dabei wird ein osmotischer Druckverlauf geschaffen, statt auf direkten Druck oder Hitze zu setzen, die das Wasser durch die reinigende Membran treiben müssten. Der Ansatz nutzt die Tatsache aus, dass Wasser natürlicherweise aus einem verdünnten Bereich hin zu einem konzentrierten wandert, wenn zwei Lösungen mit einem semipermeabel angelegten Material auseinander gehalten werden. So wird die normalerweise notwendige Energie eingespart, die den Prozess der Umkehrosmose antreibt.
Beim Oasys-System wird eine so genannte Zuglösung auf einer Seite der Membran platziert. Sie separiert sauberes Wasser von verunreinigtem. Die Lösung wurde von Oasys so gestaltet, dass sie einen hohen osmotischen Druck besitzt und sich durch Erhitzung trotzdem später leicht aus dem Endprodukt entfernen lässt. "Das ist an sich keine neue Technologie. Dass hier nun aber versucht wird, die optimale Zuglösung zu finden, die effizient genug ist und die richtige Balance zwischen Ammoniak und Chlor trifft, ist der kritische Punkt", meint Michael LoCascio, Senioranalyst bei Lux Research.
Die größte Herausforderung war laut Mandell, eine konzentrierte Lösung zu finden, die sich problemlos und vor allem vollständig entfernen lässt. Die genaue Zusammensetzung gehört zu den Geschäftsgeheimnissen von Oasys, doch enthält sie Ammoniak und im Wasser gelöstes Kohlendioxid. Wichtig war auch, dass die Lösung wiederverwendet werden kann, wenn sie dem Trinkwasser entzogen wurde. Zudem entspricht die Membran nahezu der, die bereits bei der Umkehrosmose verwendet wird.
Die Umkehrosmose produziert Wasser aktuell zu Kosten zwischen 68 und 90 US-Cent pro Kubikmeter. Oasys schätzt, dass man beim Ansatz der Firma auf nur noch 37 bis 44 US-Cent heruntergehen könnte, sobald der Prozess hochskaliert ist. Das Start-up hat eine Pilotanlage gebaut, mit der die Technologie an einem Kubikmeter Wasser pro Tag getestet werden kann. Derzeit bemüht sich die Firma laut Mandell um Risikokapitalmittel, mit denen dann Anlagen mit einer Kapazität zwischen 1000 und 10.000 Kubikmetern pro Tag geschaffen werden sollen. Kommerzielle Systeme sind allerdings noch wesentlich größer.
Oasys will sich anfangs auf die Wiederverwertung von Abwässern konzentrieren, was dann später auf die Öl- und Gasindustrie ausgeweitet werden könnte. Die Idee: Statt diese Abwässer entsorgen zu müssen, sollen die Firmen sie gleich vor Ort mit dem Oasys-System behandeln. (bsc)
