alternativen zur herkömmlichen trinkwassergewinnung meerwasserentsalzung nebelkondensation...
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Alternativen zur herkömmlichen Trinkwassergewinnung
• Meerwasserentsalzung• Nebelkondensation
M.M.Bollmann, F.Herwig
Gliederung
• Einleitung• Meerwasserentsalzung
TechnikenVergleich der VerfahrenAusblick
• Nebelkondensation
M.M.Bollmann, F.Herwig
Einleitung• 0,3 % des Wassers hat
Trinkwasserqualität• die herkömmliche Gewinnung
reicht nicht ausAlternativen müssen gefunden
werden• Meerwasserentsalzung• Nebelkondensation
M.M.Bollmann, F.Herwig
Meerwasserentsalzung
M.M.Bollmann, F.Herwig
M.M.Bollmann, F.Herwig
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
M.M.Bollmann, F.Herwig
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
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Thermische Verfahren
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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
M.M.Bollmann, F.Herwig
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
M.M.Bollmann, F.Herwig
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
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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
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Ausblick• Optimierung der Prozesse/
Reduzierung der Nachteile
Einsatz von erneuerbaren Energiequellen
kleinere und kompaktere Anlagen
• Methode ist unabkömmlich geworden
M.M.Bollmann, F.Herwig
Nebelkondensation
M.M.Bollmann, F.Herwig
Gliederung• potentielle Einsatzgebiete• Definition Nebel• die Inspiration• „Nebel melken“• Beispiel Lima• Fazit
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Potentielle Einsatzgebiete
• trockene Regionen
• SüdamerikaAtacama Wüste
• Süd-West-AfrikaNamib Wüste
• großes Nebelaufkommen
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Atacama und Namib Wüste
• Inversion
• keine Konvektion keine Wolkenbildungkein Niederschlag
• Nebel entstehteinzige Feuchtigkeitsquelle
für Tiere und Pflanzen
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Definition Nebel
• kondensierter Wasserdampf
• bodennahe Luftschicht
• Wassermoleküle schließen sich um Kondensationskerne
• Feuchtigkeit schlägt sich an Gegenständen nieder
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Die Inspiration • Nebeltrinker-Käfer
Onymacris unguicularis
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„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
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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
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Graue Wüste• Nebel kondensiert an Pflanzen Tropfen fallen zu BodenBewässerung von selbst
• Rodung aufgrund wirtschaftlichen Aufschwungs
Austrocknung
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Projekt Grüne Wüste• Phase 1künstliche
Nebelfänger
• Phase 2natürliche
Nebelfänger
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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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