Wasser aus der Wüste

In Wüsten gibt es nur scheinbar kein Wasser. Die Luftfeuchtigkeit in der Negev-Wüste etwa beträgt 64 Prozent. Nun haben Stuttgarter Wissenschaftler einen Weg gefunden, diese Feuchtigkeit für die Versorgung der Wüstenstadt Beersheba zu nutzen.Die heiße Luft flimmert über dem Asphalt der Straße, flimmert über dem Wüstensand. Kein Strauch, kein Baum säumen das schnurgerade schwarze Band. Und dann taucht sie plötzlich auf, die Stadt - erst die kleinen Vorstadthäuschen, dann die modernen Wohnviertel. Mitten in der Negev gelegen, gilt Beersheba als viertgrößte Metropole Israel, nach Jerusalem, Tel Aviv und Haifa. Die Stadt wurde an dem Ort gegründet, wo der Genesis zufolge Abraham einen Pakt mit Abimelech schloss und einen längst versiegten Brunnen grub, sein hungerndes und dürstendes Volk mit Wasser zu versorgen: Beer Sheva - Brunnen des Schwurs.

Jordan hat zu wenig Wasser

Auch heute ist die Stadt durstig. Industrie - Chemie und Metallverarbeitung - und Bevölkerung brauchen Wasser, sehr viel Wasser. Und damit der Traum des Staatsgründers und ersten Präsidenten Israel, David Ben Gurion, von einer blühenden Negev, von grünen Kibbuzim und Moshavim (landwirtschaftlichen Genossenschaften) Wirklichkeit werden kann, braucht es Wasser.

In den vergangenen Jahrzehnten wurde das benötigte Nass mit einem verzweigten Kanalsystem aus dem Jordanfluss abgeleitet - häufig führte diese Praxis zu Konflikten mit dem Nachbarstaat. Auch klagten arabische Beduinen, dass ihnen die Stadt das Wasser abgrabe. Doch die Quellen unter der Negev sind versiegt. Um den immensen Bedarf zu stillen, müssen andere Wege gefunden werden.

Feuchte Wüstenluft

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben gemeinsam mit ihren Kollegen von der Firma Logos Innovationen ein Verfahren entwickelt, dass wortwörtlich in der Luft liegt: Sie gewinnen das Wasser aus der Luftfeuchtigkeit.

Denn die Luft in den meisten Wüsten ist keinesfalls trocken. So liegt die relative Luftfeuchtigkeit in der Negev-Wüste im Jahresmittel bei 64 Prozent. Dieses Wasser mit einem umweltfreundlichen Verfahren zu gewinnen, war das Ziel der Wissenschaftler: „Der Prozess, den wir entwickelt haben, basiert ausschließlich auf regenerativen Energiequellen wie einfachen thermischen Sonnenkollektoren und Photovoltaikzellen, was diese Methode vollständig energieautark macht. Sie funktioniert also auch in Gegenden, in denen es keine elektrische Infrastruktur gibt”, sagt Siegfried Egner, Abteilungsleiter am IGB.

Salzlösung zieht Wasser an

Aber wie kann man der Luft dieses wertvolle Nass entziehen? Notwendig ist eine Substanz, die das Wasser liebt, also hygroskopisch ist. Und diese kennen wir aus unserem Haushalt: Salz. Das Salz bindet die Feuchtigkeit aus der Luft, dies nennen die Wissenschaftler Sorption. Um möglichst viel Feuchtigkeit aus der Luft gewinnen zu können, benutzen sie eine spezielle Salzsole, also eine hochkonzentrierte Salzlösung, die an einer turmförmigen Anlage herunterrinnt. So hat die Salzlösung eine enorm große Oberfläche, die dadurch sehr viel Wasser aus der Luft binden kann. Die große Oberfläche ist das eigentliche Geheimnis. Damit die Salzlösung an der Anlage überall gleichmäßig herunter läuft und die gesamte Säule benetzt, müssen Materialien gefunden werden, die eine optimale Adhesion der Sole an dieser Oberfläche gewährleisten. Rinnt die Salzlösung in „Bächlein” herab, ist deren Oberfläche nicht groß genug.

In einem zweiten Schritt muss das gewonnene Wasser von der Salzsole wieder getrennt werden: die so genannte Desorption. Dazu wird die Sole mit dem gewonnenen Wasser in einen Behälter gepumpt, der in einigen Metern Höhe steht und in dem Vakuum herrscht. Energie aus Sonnenkollektoren erhitzt diese Lösung bis zum Kochen. Durch das Vakuum wird der Siedepunkt der Lösung erniedrigt, das heißt die Lösung kocht schon bei einer niedrigeren Temperatur als 100 Grad Celsius. Das reine Wasser kann abdestilliert werden und zurück bleibt die konzentrierte Salzlösung. Diese kann dann erneut an der Turmoberfläche herunter fließen und der Kreislauf beginnt von vorn.

Von Einzelhaushalt bis Hotel

„Das Konzept eignet sich für verschiedene Größenordnungen: Es sind sowohl Anlagen für einzelne Haushalte denkbar als auch solche, die ganze Hotels mit Wasser versorgen”, sagt Egner. Für die beiden Einzelkomponenten, die Aufnahme der Luftfeuchtigkeit und die Vakuumverdampfung, gibt es Prototypen. Auch das Zusammenspiel beider Komponenten ist bereits getestet. Eine Pilotanlage soll in den nächsten zwölf bis achtzehn Monaten gebaut werden.

Nach der industriellen Fertigung könnte dann nicht nur der Traum Ben Gurions wahr werden, sondern auch weitere Wüstenstädte weltweit mit neuen Wasseranlagen versorgt werden - eines der dringendsten Menschheitsprobleme käme dann einer Lösung näher.

Deutsches Unternehmen gewinnt Trinkwasser aus der Luft

Die kommenden zehn Jahre sind von der Unesco zur Dekade des Wassers erklärt worden. Unter dem Titel "Wasser zum Leben" wird das Problem der weltweiten Wasserknappheit somit international thematisiert. Demnach fehlt mehr als einer Milliarde Menschen der Zugang zu sauberem Trinkwasser. Diese Zahl zu halbieren, ist Zielvorgabe des UN-Gipfels, der im Jahr 2000 die Millenniumsentwicklungsziele für 2015 festgelegt hat. Einen entscheidenden Beitrag hierzu kann eine innovative Verfahrenstechnik zur Wassergewinnung aus der Luft leisten, die von einem Unternehmen aus Herten, der Aqua Society, Inc., entwickelt wurde.

Hierzulande - wo eine permanente Versorgung mit einwandfreiem Trinkwasser als selbstverständlich angesehen wird - ist die internationale Wasserproblematik nur schwer nachvollziehbar. Auch global gesehen ist Wasser scheinbar im "Überfluss" vorhanden: Es bedeckt über 70 Prozent der Erdoberfläche. Dennoch gilt Wasser als das wertvollste Gut unseres Planeten. Warum das so ist, erkennt man erst, wenn man sich vor Augen führt, dass das lebenswichtige Süßwasser den vergleichsweise geringen Anteil von knapp 3 Prozent des gesamten Wasservorkommens ausmacht. Und ein Großteil hiervon ist in Form von Eis und Schnee im Polarkreis und an den Gletschern gebunden - und somit quasi unzugänglich.

Bergbautechnologie löscht Durst von Millionen

Wasser kennt aber neben dem flüssigen und gefrorenen noch einen weiteren Zustand - den gasförmigen: In Form von Luftfeuchtigkeit enthält die Atmosphäre mit etwa 5.000 km3 rund zehnmal mehr Wasser als alle Flüsse der Welt zusammen. Diese bisher ungenutzte Quelle zu erschließen und damit den Durst von Millionen zu stillen, hat sich die Aqua Society, Inc. zur Aufgabe gemacht. Aqua Society hat mit "Aquamission" eine Technologie entwickelt, die ursprünglich aus dem deutschen Bergbau stammt und die in der Erdatmosphäre gebundene Luftfeuchtigkeit mittels Kondensation als Trinkwasserquelle erschließt.

Während die Geräte im Bergbau in erster Linie dazu dienen, die Luft zu kühlen - wobei sich als Nebenprodukt Kondenswasser bildet, steht dieser Effekt bei dem Verfahren zur Trinkwassergewinnung im Vordergrund: Hier wird zuallererst Wasser gewonnen, das anschließend gefiltert und mineralisiert wird. Nebenbei dient der Kühlprozess zur Klimatisierung von Gebäuden. Wirtschaftlich interessant wird dieses Verfahren insbesondere dadurch, dass die bei dem Kondensationsprozess entstehende Abwärme als zusätzliche Energiequelle genutzt werden kann.

Weltweit einzigartige Technik stammt aus dem Ruhrgebiet

Die von dem Hertener Unternehmen entwickelten Geräte zur Trinkwassererzeugung sind kaum größer als eine Tiefkühltruhe. Sie saugen große Mengen Luft an, kühlen sie bis zum Taupunkt ab und sammeln das entstehende Kondenswasser in einem Auffangbehälter, wo es gefiltert und mineralisiert wird. Auf diese Weise entsteht reines Trinkwasser, das den Qualitätsnormen der WHO entspricht. In Regionen mit warmen Temperaturen und einer hohen Luftfeuchtigkeit kann eine einzige Maschine pro Tag bis zu 1.000 Liter Wasser erzeugen. Genug, um 300 Menschen damit zu versorgen. Diplom-Ingenieur Hubert Hamm, Managing Director Research & Development bei Aqua Society, denkt aber bereits viel weiter: "Mit unserer weltweit einmaligen Technologie könnten ganze Dörfer mit Wasser versorgt und die Ausbreitung von Seuchen durch Schmutzwasser verhindert werden. Luftfeuchtigkeit gibt es schließlich an jedem Ort der Welt."

Das Verfahren zur Trinkwassergewinnung aus der Luft wird derzeit in den Vereinigten Arabischen Emiraten einem Langzeittest unterzogen. Hierbei werden drei Prototypen an unterschiedlichen Standorten der Golfregion hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit getestet. Eine der Anlagen befindet sich in einer Produktionshalle, die durch die beim Kondensationsprozess entstehende Kälte vollständig klimatisiert wird - gleichzeitig entsteht infolge des Klimatisierungsprozesses reines Trinkwasser, das hier bereits den täglichen Bedarf der 35 Mitarbeiter und deren Familien deckt.

Hubert Hamm | Quelle: presseportal
Weitere Informationen: www.aqua-society.com

Wasser aus Luft - Kanadische Anlage

Maschine soll aus Luft Wasser machen

Sauberes Wasser selbst gemacht: Eine kanadische Erfindung verspricht Selbstversorgern den ultimativen Kick - die Herstellung von eigenem Wasser mit Hilfe von Luft. Das teure Maschinchen kann allerdings nur einen Bruchteil des Tagesverbrauchs decken.

Das Ding, mit dem Jonathan Ritchey und Rick Howard die Welt verändern möchten, sieht aus wie ein halbierter Riesengolfball. Watermill, also Wassermühle, heißt die Erfindung, die die Kanadier mit ihrer Firma Element Four gerade vermarkten. Das Gerät soll etwas vollbringen, was beim ersten Zuhören einigermaßen unglaublich klingt - und zwar sauberes Wasser nur aus der Luft gewinnen.

Vier Jahre lang haben die beiden Tüftler an der Anlage gearbeitet, die wie folgt funktioniert: Das halbrunde Gerät, das zum Beispiel außen am Haus angebracht werden kann, saugt zunächst über zwei Einlassöffnungen Luft an. Watermill holt das kostbare Nass nämlich aus der Luftfeuchtigkeit. Dazu wird die Luft gefiltert, um Staub und Schmutz herauszuhalten, und anschließend abgekühlt. Dabei kondensiert die enthaltene Feuchtigkeit. Das so gewonnene Wasser wird gesammelt und abschließend gereinigt. Ein Aktivkohlefilter und UV-Bestrahlung, beides in der Wasserreinigung übliche Verfahren, sollen für einen sicheren Trinkgenuss sorgen.

Der Feuchtigkeitsanteil der Umgebungsluft ist höchst unterschiedlich, liegt aber nach Angaben von Element Four zwischen vier und 25 Gramm Wasser pro Kubikmeter Luft. Zehn bis 40 Prozent davon könne Watermill herausfiltern. Für die Natur sei das vollkommen unproblematisch, da der Wasserkreislauf aus Verdunstung und Niederschlag immer neu befüllt werde. Die durchschnittliche Verweildauer von Wasser in der Atmosphäre liegt bei etwa zehn Tagen, dann kommt das Nass wieder auf die Erdoberfläche zurück.

Die Erfinder rechnen vor, dass die Betriebskosten der Maschine - gerechnet mit kanadischen Energiepreisen - bei etwa drei bis vier Cent pro Liter erzeugtem Wasser liegen. In Deutschland kann man diesen Wert wegen des hier höheren Strompreises in etwa verdreifachen. Immerhin: Der zum Betrieb nötige Strom, das Gerät hat eine Leistung von 300 Watt, kann aus dem normalen Netz kommen - aber auch aus Windkraftanlagen oder von Solarpanels.

Damit die Maschine effektiv funktioniert, sollte die Luftfeuchtigkeit über 30 Prozent liegen. Heiße Wüstenländer fallen damit als Einsatzgebiet aus - und doch glaubt Element Four, dass die Erfindung zum Massenprodukt in Industrie- und Schwellenländern taugt. Eine spezielle Weiterentwicklung, Waterwall, soll größere Mengen an Wasser herstellen können - und die oft störungsanfälligen Stromnetze von Entwicklungsländern schonen.

Je nach den jeweils herrschenden Bedingungen soll die Steuerungselektronik des Gerätes die optimalen Einstellungen finden. Zum Beispiel ist es oft sinnvoll, früh morgens, wenn die Luft besonders feucht ist, mit starker Leistung zu arbeiten. In der Mittagshitze kann die Wassermühle hingegen eine ruhigere Gangart einlegen.

Offiziell wollen die Kanadier ihr Produkt im Februar kommenden Jahres auf den Markt bringen: Für rund 1200 Dollar soll der Wassermacher für den Hausgebrauch über den Tisch gehen - zunächst in den USA, Großbritannien, Italien, Australien und Japan. Allerdings können sich Interessierte bereits jetzt einen Eindruck von der Arbeit des Gerätes verschaffen: Im New Yorker "Wired Store", einer Einrichtung, in der das US-Magazin jedes Jahr kurz vor Weihnachten besonders trendige Hightech-Produkte präsentiert, ist die Watermill seit einigen Tagen zu sehen.

Mindestens ein Problem hat das Gerät, von dem seine Erfinder hoffen, dass es als erste Erfindung seit der Mikrowelle für eine Revolution auf dem Hausgerätemarkt sorgen wird: Es stellt mit 12 Litern am Tag nicht übermäßig viel Wasser her. Ein durchschnittlicher Deutscher könnte damit also bestenfalls ein Zehntel seines Tagesverbrauchs decken, ein Nordamerikaner sogar noch weit weniger. Außerdem dürfte das durch die Kondensation gewonnene Wasser, ähnlich wie Regenwasser, vergleichsweise weich sein. Wer seinem Körper Mineralstoffe zuführen möchte, könnte da womöglich trotzdem zur Mineralwasserflasche greifen.

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,592199,00.html