Unter Entsalzung versteht man jeden Prozess, bei dem das überschüssige Salz und andere Mineralien aus dem Wasser entfernt werden, um frisches Wasser zu erhalten, das für den Tierverbrauch oder zur Bewässerung geeignet ist. Die meiste Entsalzung erfolgt durch Destillation. Einige erfolgen durch Umkehrosmose oder andere Methoden.

Der Hauptzweck besteht darin, Wasser für die Menschen nutzbar zu machen. Das Salz wird normalerweise als Sole abtransportiert, aber an einigen Orten wird das feste Salz extrahiert.

Die Entsalzung von Brackwasser wird in den Vereinigten Staaten durchgeführt, um den vertraglichen Verpflichtungen für Flusswasser, das nach Mexiko gelangt, nachzukommen. Mehrere Länder des Nahen Ostens verfügen über so große Energiereserven, dass sie entsalztes Wasser für die Landwirtschaft verwenden. Die Entsalzungsanlagen Saudi-Arabiens machen etwa 24% der weltweiten Gesamtkapazität aus. Die größte Entsalzungsanlage der Welt ist die Entsalzungsanlage Jebel Ali (Phase 2) in den VAE. Sie arbeitet mit mehrstufiger Entspannungsdestillation, ist zweifach verwendbar und kann 300 Millionen Kubikmeter Wasser pro Jahr produzieren.

Übliche Entsalzungsmethoden

  • Thermische Verfahren: Dazu gehören Mehrstufige Entspannungsdestillation (MSF), Mehrfach-Effektdestillation (MED) und Dampfkompressionsanlagen (VC). Diese Verfahren verdampfen Wasser und kondensieren den Dampf, sodass Salz zurückbleibt. Thermische Verfahren werden oft dort eingesetzt, wo Abwärme oder günstige Energie verfügbar ist.
  • Membranverfahren (Umkehrosmose, RO): Bei der Umkehrosmose wird Meerwasser mit hohem Druck durch semipermeable Membranen gepresst; das Wasser passiert die Membran, die Salze werden zurückgehalten. Moderne RO-Anlagen sind energieeffizienter geworden und sind heute weltweit sehr verbreitet.
  • Elektrodialyse (ED) und Nanofiltration: Eignet sich besonders für Brackwasser oder zur Teilentsalzung (z. B. zur Reduktion bestimmter Ionen).
  • Andere Verfahren: Gefrierentziehung, Solardestillation, Vor- und Nachbehandlungen sowie experimentelle Methoden wie Forward Osmosis oder Membrandestillation werden in speziellen Anwendungen eingesetzt.

Vor- und Nachteile

  • Vorteile: Liefert verlässliche Frischwassermengen unabhängig von Niederschlag, nützlich in trockenem Küstengebiet oder Inseln; kann Trinkwasser, Bewässerung und Industriebedarf decken.
  • Nachteile: Hoher Energiebedarf (bei Meerwasserentsalzung typischerweise deutlich höher als konventionelle Trinkwasseraufbereitung), Investitions- und Betriebskosten, Entsorgung der konzentrierten Sole, potenzielle Umweltbelastungen.

Energieverbrauch und Kosten

Der Energieverbrauch variiert je nach Technologie und Wasserqualität. Moderne Meerwasser-RO-Anlagen erreichen deutlich geringere spezifische Verbräuche als ältere thermische Anlagen. Typische Größenordnungen (Nähewerte): RO für Meerwasser oft im Bereich weniger kWh pro m³ (bei aktuellen Großanlagen kann der elektrische Energiebedarf nahe 3–4 kWh/m³ liegen, bei Brackwasser deutlich geringer), thermische Verfahren liegen insgesamt oft höher, insbesondere wenn keine Abwärme genutzt wird. Betriebskosten setzen sich zusammen aus Energie, Chemikalien, Wartung und Membrantausch; die Gesamtkosten pro Kubikmeter sind in den letzten Jahrzehnten durch technische Verbesserungen und Energieeffizienz gesunken.

Wasserqualität und Nachbehandlung

Entsalztes Wasser ist sehr arm an Mineralien. Deshalb sind oft folgende Schritte nötig:

  • Remineralisierung (Zugabe von Kalzium, Magnesium) zur Verbesserung von Geschmack und Korrosionsschutz.
  • Desinfektion und pH-Anpassung, damit das Wasser sicher und stabil in Verteilnetzen eingesetzt werden kann.

Umweltaspekte

  • Sole/Brine: Das konzentrierte Abwasser enthält hohe Salzkonzentrationen und manchmal Chemikalien aus der Vorbehandlung. Unsachgemäße Einleitung kann lokale Meeresökosysteme schädigen. Übliche Entsorgungsmethoden sind Verdünnung und Einleitung ins Meer, Einspeisung in tiefe geologische Formationen oder weitere Behandlung (z. B. Zero Liquid Discharge).
  • Temperatur und Chemikalien: Thermische Anlagen können wärmere Abwässer abgeben; außerdem sind Antiscalants, Coagulants und Desinfektionsmittel im Einsatz, deren Einfluss berücksichtigt werden muss.
  • Minderung: Maßnahmen sind u. a. gezielte Diffusoren zur schnellen Verdünnung, Standortwahl (Tiefe Strömungsgebiete), Rückgewinnung und Nutzung von Salz sowie Forschung zu umweltfreundlicheren Chemikalien und technischen Lösungen.

Globale Nutzung und Beispiele

  • Regionen mit hohem Anteil an Entsalzungsanlagen: Golfstaaten (Saudi-Arabien, VAE, Kuwait, Katar), Israel, Spanien, Australien und Teile der USA. Diese Staaten nutzen Entsalzung für Trinkwasser, städtische Versorgung und in einigen Fällen auch für die Landwirtschaft.
  • Große Anlagen: Neben der erwähnten Entsalzungsanlage Jebel Ali gibt es weltweit mehrere Großprojekte, sowohl thermische als auch RO-basierte Kapazitäten. Technologische Fortschritte haben besonders bei großen RO-Anlagen die Kosten und den Energiebedarf gesenkt.

Zukunftstrends

  • Integration erneuerbarer Energien: Solarenergie (PV und CSP), Windenergie und Hybridsysteme zur Reduktion der CO2-Emissionen und Betriebskosten.
  • Energie-rückgewinnende Geräte: Weiter verbreitete Nutzung von Druckerzeugern und Turbinen zur Rückgewinnung von Energie in RO-Systemen.
  • Fortschritte in Membranen und Chemie: Längere Lebensdauer, höhere Durchlässigkeit und bessere Fouling-Resistenz reduzieren Betriebskosten.
  • Kreislaufwirtschaft: Gewinnung von Mineralen aus Sole, Nutzung von Abwärme und Kombination mit Wasserwiederverwendung zur Effizienzsteigerung.

Fazit

Entsalzung ist eine wichtige Technologie zur Sicherung der Wasserversorgung in wasserarmen Regionen. Sie bietet verlässliche Mengen an Frischwasser, bringt aber Herausforderungen beim Energiebedarf, den Kosten und dem Umgang mit der Sole mit sich. Langfristig wird die Kombination aus effizienteren Technologien, erneuerbaren Energien und strengem Umweltmanagement entscheidend sein, um Entsalzung nachhaltig und wirtschaftlich sinnvoll einzusetzen.