Alternativen zur herkömmlichen Trinkwassergewinnung Meerwasserentsalzung Nebelkondensation...

Alternativen zur herkömmlichen Trinkwassergewinnung

• Meerwasserentsalzung• Nebelkondensation

M.M.Bollmann, F.Herwig

Gliederung

• Einleitung• Meerwasserentsalzung

TechnikenVergleich der VerfahrenAusblick

• Nebelkondensation


Einleitung• 0,3 % des Wassers hat

Trinkwasserqualität• die herkömmliche Gewinnung

reicht nicht ausAlternativen müssen gefunden

werden• Meerwasserentsalzung• Nebelkondensation


Meerwasserentsalzung


Techniken• zwei etablierte Verfahren

▫ Thermische Verfahren▫ Membranverfahren

• diese basieren auf natürlichen Vorgängen

• in 74% der Anlagen findet die Aufbereitung mit thermischen Verfahren statt

• in 22% mit Membranverfahren


Grundlage des thermischen Verfahrens• Grundlage ist der

Wasserkreislauf• Meerwasser wird auf 100 °C

erhitzt• Kondensation erfolgt natürlich

durch Meerwasser• entstehende Salzlake wird

zurück ins Meer geleitet• um Energie effizienter zu

nutzen, wurden zwei Verfahren entwickelt

▫ Multi-Stage-Flash-Evaporation▫ Multi-Effekt-Destillation


Thermische Verfahren


Multi-Stage-Flash-Evaporation (MSF) Multi-Effekt-Destillation (MED)

Grundlage des Membranverfahrens• Physikalisches Verfahren• Konzentrationsausgleich durch

semipermeable Membran• Anstieg der höher

konzentrierten LösungAnstreben des osmotischen

Gleichgewichtes• ist beendet mit Erreichen des

osmotischen Drucksliegt bei Meerwasser bei ca. 28

bar


Membranverfahren• Prinzip der Umkehrosmose• Zusätzlich erzeugter Druck >

osmotischer Druck• dieser liegt bei Meerwasser bei

ca. 65 bar• nur Wassermoleküle „wandern“

durch die Membran• Vorbehandlung des

Meerwassers ist notwendig


Funktion des Filters• Membran befindet sich

spiralförmig gewickelt in Rohren

• Salzwasser/ Rohwasser wird mit Druck durch Rohre gepresst

kann so zur Membran durchdringen

• Wassermoleküle gelangen durch Membran ins Innere des Rohres

Können als sauberes Trinkwasser abgeführt werden


Vergleich der Verfahren

Thermische Verfahren Membranverfahren

Hoher Energiebedarf zur Gewinnung von Trinkwasser (47,1 kWh)

Deutlich geringerer Energiebedarf (21 kWh)

Kraftwerk wird benötigtElektrische Energie kann unabhängig vom Ort genutzt werden

Restwärme wird eingesetzt Hochwertige Energie erforderlich

Salzkonzentration steigt um 10 -15 %, Meerwassertemperatur um 5 -15 °C

Salzkonzentration steigt um 100 %,Meerwassertemperatur um 3 - 5 °C


Ausblick• Optimierung der Prozesse/

Reduzierung der Nachteile

Einsatz von erneuerbaren Energiequellen

kleinere und kompaktere Anlagen

• Methode ist unabkömmlich geworden


Nebelkondensation


Gliederung• potentielle Einsatzgebiete• Definition Nebel• die Inspiration• „Nebel melken“• Beispiel Lima• Fazit


Potentielle Einsatzgebiete

• trockene Regionen

• SüdamerikaAtacama Wüste

• Süd-West-AfrikaNamib Wüste

• großes Nebelaufkommen


Atacama und Namib Wüste

• Inversion

• keine Konvektion keine Wolkenbildungkein Niederschlag

• Nebel entstehteinzige Feuchtigkeitsquelle

für Tiere und Pflanzen


Definition Nebel

• kondensierter Wasserdampf

• bodennahe Luftschicht

• Wassermoleküle schließen sich um Kondensationskerne

• Feuchtigkeit schlägt sich an Gegenständen nieder


Die Inspiration • Nebeltrinker-Käfer

Onymacris unguicularis


„Nebel melken“• 3D-Materialien mit Mikro-

und Nanostrukturen• Auffangen von Aerosolengewonnenes Wasser wird

abgeleitet• reißfestes Material• Gestell lässt sich vor Ort aus

vorhandenem Materialien bauen

• Wassergewinnungskosten bei 3 €/m³

• preisgünstigM.M.Bollmann, F.Herwig

Montage und Nutzung

• nach Montage – Natur gefragt

• Sammeln in großen Tanks

• Maximalausbeute zwischen 3 und 55 l/m²*d


Beispiel Lima• Hauptstadt Perus• subtropische Klimazone• Durchschnittstemperatur

18,2 °C• 13 mm Niederschlag• Juni bis September dichter

Küsten- oder Hochnebel• 50 % der Bevölkerung Perus

lebt in Armut


Graue Wüste• Nebel kondensiert an Pflanzen Tropfen fallen zu BodenBewässerung von selbst

• Rodung aufgrund wirtschaftlichen Aufschwungs

Austrocknung


Projekt Grüne Wüste• Phase 1künstliche

Nebelfänger

• Phase 2natürliche

Nebelfänger


Fazit• keine Lösung des globalen Trinkwasserproblems

• punktuell eine echte Alternative für Pflanzen sowie für Einheimische

• Eritrea: 170 l/d Trinkwasser für Schulkinder

• findet bereits Anwendung in , Nepal, Guatemala, Äthiopien, Marokko, Jemen, Namibia und Chile

• in Zukunft auch in SpanienM.M.Bollmann, F.Herwig

Quellen• http://www.swr.de/contra/-/id=7612/nid=7612/did=6698300/q9c0ky/index.html• http://www.n-tv.de/wissen/Wer-Nebel-melkt-erhaelt-Trinkwasser-article1117141.html• http://www.bayercropscience.com/bcsweb/cropprotection.nsf/id/

3777BF2A5E6CA101C125740F004E89C0• http://www.wasserunderde.de/web2.0/wordpress/?p=268• http://klima-der-erde.de/meeresstroemungen.html• http://www.fogquest.org• http://www.geo.de/GEO/natur/tierwelt/65429.html• http://www.dme-ev.de• http://de.wikipedia.org/wiki/Meerwasserentsalzung• http://www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon/s/salzgehalt.htm• http://www.zum.de/wettbewerbe/unterricht_innovativ/projekte/peukert2/trink2.htm


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