In Deutschland wird auf der Insel Helgoland bereits seit Jahrzehnten Meerwasser entsalzt; seit Inbetriebnahme der Anlage 1976 ist es dort üblich, die anfallende Lauge zu verdünnen. Das Trinkwasser stammt zu rund 80 Prozent aus entsalztem Nordseewasser, der Rest wird aus Brackwasserbrunnen gewonnen – entsalzt werden jedoch beide Wasserarten. Bevor die Sole in die Nordsee gelangt, wird sie verdünnt: mit Wasser aus dem Meerwasserschwimmbad, dem Kurmittelhaus sowie mit Kühlwasser des Heizkraftwerks.

Neue Verfahren sind schon unterwegs

Wie groß das Problem mit solchen Rückständen weltweit tatsächlich ist, dazu gibt es unterschiedliche Ansichten. Der Ingenieur Claus Mertes zum Beispiel nennt die Zahlen der Studie »veraltet«, da sie von 2014 und früher stammen. Er ist auf Entsalzungstechnologien spezialisiert und berät als Geschäftsführer der DME GmbH auch Bundes- und Landesministerien. Sein Institut unterhält eine eigene Datenbank, Desalfacts genannt, in der weltweit fast 19 000 Anlagen verzeichnet sind – deutlich mehr, als die Studie der UN-Forscher nennt. Sie generieren rund 100 Millionen Kubikmeter Trinkwasser täglich – und 85 Milliarden Kubikmeter Salzlauge im Jahr.

Der Anteil der Umkehrosmose liegt nach Mertes' Angaben bei 80 Prozent und nicht, wie in der UN-Studie angegeben, bei 69 Prozent. Damit wäre immerhin das zweite große Umweltproblem der Entsalzungsanlagen kleiner: der erhebliche Energieverbrauch. Der stört das Bild zwar auch bei der Umkehrosmose, obwohl da kein Öl direkt verbrannt wird, wie oft bei der Verdampfungstechnik. Solange aber die Energie für die Membrantechnologie aus fossilen Brennstoffen stammt, geht das ebenfalls mit Luftverschmutzung und dem Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase einher – so wie bei anderen Industrieanlagen. Ingenieure arbeiten jedoch stetig daran, die Effizienz der Entsalzungsprozesse zu verbessern, um den Energieverbrauch und damit nicht zuletzt die Kosten zu senken. Zu den umweltfreundlicheren Ansätzen gehört der Einsatz von Sonnen- oder Windenergie oder zumindest der Ausgleich von CO 2 -Emissionen.

Laden... © Nirian / Getty Images / iStock (Ausschnitt) Meerwasserentsalzung durch Umkehrosmose | In den Röhren wird Meerwasser unter Druck an Membranen vorbeigepresst, die zwar Wasser, aber keine Salze hindurchlassen.

Auf Helgoland ist man auf diesem Weg schon recht weit. Der Strom für die Insel kommt seit 2009 per Seekabel vom Festland und somit aus dem öffentlichen Netz. Er stammt im windreichen Schleswig-Holstein schon zu einem erheblichen Anteil aus erneuerbaren Energien. Die direkte Versorgung von Helgoland per Windstrom wäre zwar technisch möglich, scheitert bislang aber an regulatorischen Hindernissen sowie Einwänden aus Sicht des Naturschutzes.

Versteckte Schätze in der Lauge

Auch bei der Behandlung der zurückbleibenden Salzlösungen zeichne sich seit einigen Jahren ein Paradigmenwechsel bei der Meerwasserentsalzung ab, erklärt Mertes, der seinerzeit Maschinenbau an der Technischen Hochschule in Aachen studiert hat: Man versuche heute, feste Inhaltsstoffe wie Salze und Metalle aus dem Wasser herauszuholen, und das möglichst selektiv. Hierbei konzentrieren sich die Wissenschaftler auf die rund 3,5 Prozent Feststoffe im Wasser. Die entsprechende Technik heißt kapazitive Deionisierung (CDI). »Salze und Metalle, wie zum Beispiel Lithium und Magnesium, haben einen hohen kommerziellen Wert«, so Mertes. »Die lassen sich auf diese Weise gewinnen, und trinkbares Wasser könnte dadurch quasi nebenbei anfallen.«

Mit der CDI-Technologie beschäftigen sich unter anderem Forscher an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) in Aachen. Das Team um Professor Matthias Wessling präsentierte im Jahr 2014 ein Verfahren zur umweltfreundlichen Wasserentsalzung, das auf elektrochemischen Prozessen beruht. Dabei werden neuartige Elektroden eingesetzt, so genannte Flow-Elektroden, die aus Suspensionen positiv und negativ geladener Kohlenstoffpartikel bestehen. »Die Kohlenstoffpartikel der Elektroden binden das im Wasser vorhandene Salz extrem gut«, erklärte Forschungsleiter Wessling damals. »Mit 260 Milligramm Salz pro Gramm Kohlenstoffpartikel liegt der Wert mindestens um den Faktor zehn höher als bei zuvor beschriebenen Prozessen dieser Art.« Für seine Verdienste auf dem Gebiet der Membranforschung, die auch für die Wasserentsalzung unerlässlich ist, erhielt Wessling 2019 den Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Bis das neue Verfahren marktreif ist, werden noch einige Jahre vergehen. Was die Betreiber der heutigen Anlagen schon tun können, um negative Umwelteinflüsse zu reduzieren oder kompensieren, dafür gibt es außer auf Helgoland noch weitere Beispiele, unter anderem in Australien. Mertes verweist darauf, dass für eine sehr große Entsalzungsanlage in Sydney, die per Umkehrosmose 500 000 Kubikmeter Trinkwasser täglich produziert, ein Windpark errichtet wurde, der die notwendige Energie dafür erzeugt. Außerdem hat die Stadt die Betreiber zum Umweltmonitoring verpflichtet, bei dem Biologen der Universität die Auswirkungen der Anlage auf die marine Fauna untersuchen. Und im Bundesstaat Südaustralien, in der Nähe von Port Augusta, produziert eine Firma in einem 20 Hektar großen Gewächshaus Gemüse wie Tomaten, Gurken und Paprika komplett ohne Grundwasser und ohne fossile Energie: nur mit Hilfe von selbst entsalztem Meerwasser und einem solarthermischen Turmkraftwerk.