Süddeutsche Zeitung

Meerwasserentsalzung:Wie Dubai dem Meer Trinkwasser abringt

Das Kraftwerk "Dschabal Ali" in Dubai gewinnt jeden Tag Millionen Liter Frischwasser aus dem Persischen Golf. Die Meerwasserentsalzung ist ein Segen für arabische Staaten - und ein Zeichen massiver Verschwendung.

We should go to the moon", wir sollten zum Mond fliegen, lautet einer der berühmtesten Aussprüche John F. Kennedys. Der Satz lässt sich noch zum Reim ergänzen: "We will see the deserts bloom" - wir werden die Wüste blühen sehen. So sagte es Kennedy 1961 vor dürregeplagten Texanern, im gleichen Jahr seiner "Moonshot"-Rede. Kennedy begeisterte sich nicht nur für die Mondfahrt. Der junge Präsident war auch Fan der Meerwasserentsalzung. Trinkwasser aus Salzwasser zu gewinnen, nannte er "einen der ältesten Träume der Menschheit". Die Arbeit an der Technologie sei "in vieler Hinsicht wichtiger als jedes andere wissenschaftliche Unternehmen, das dieses Land verfolgt." 75 Millionen Dollar steckte die Kennedy-Regierung Anfang der 1960er-Jahre in die Erforschung der Meerwasserentsalzung, damals eine gewaltige Summe.

Heute ist der Traum wahr geworden, allerdings größtenteils fernab der USA. Zwar deckt die Meerwasserentsalzung heute auch einen Teil des Wasserbedarfs in den USA; doch nirgends ist die Technologie so dominant wie im Nahen Osten. Rund 20 Millionen Kubikmeter Trinkwasser gewinnen die Golfstaaten jeden Tag aus dem Meer. In Saudi-Arabien stammen bereits 70 Prozent des Trinkwassers aus dem Persischen Golf und dem Roten Meer. Die Küste des persischen Golfs ist übersät mit mehr als 200 Kraftwerken, die das Meer entsalzen, und die Anrainer wollen noch kräftig aufstocken. Allein die Vereinigten Arabischen Emirate arbeiten daran, die Kapazität zu verdoppeln.

In Dubai in den Vereinigten Arabischen Emiraten steht die derzeit größte Entsalzungsanlage der Welt. Durch den Dschabal Ali Komplex direkt an der Küste strömen jeden Tag mehr als zwei Milliarden Liter Meerwasser und werden zu Trinkwasser - in etwa das Volumen von 800 Olympischen Schwimmbecken. Das geschieht hauptsächlich in acht Einheiten zur "mehrstufigen Entspannungsverdampfung". Durch diese Kammern fließt von größerem Unrat gereinigtes Meerwasser, von anderer Seite strömt durch riesige Rohrkomplexe heißer Dampf hinzu und verdampft das flüssige Meerwasser schlagartig.

Die acht Verdampfungskammern oder "Evaporation Chambers" sind die Herzen von Dschabal Ali, hier wird aus Salzwasser Frischwasser gewonnen. Das kühle Meerwasser fließt über ein Rohr zu einem Erhitzer. Hier treffen der heiße Dampf aus der Stromproduktion und das kühle Meerwasser zusammen, getrennt durch eine dünne Oberfläche. Dadurch erhitzt sich das Meerwasser auf 115 Grad Celsius. Das heiße Meerwasser fließt anschließend durch mehrere Kammern in die umgekehrte Richtung zurück. In den Kammern herrscht Unterdruck, dadurch verdampft das Wasser schlagartig. Der gereinigte Dampf kondensiert an dem kühlen Rohr, das zuvor das Meerwasser zum Erhitzer gebracht hat. Das Frischwasser wird gesammelt. Von rechts nach links betrachtet sinkt die Temperatur in den Kammern, daher bezeichnen Verfahrenstechniker den Vorgang als Entspannungsverdampfung. Zugleich wird die Sole salziger.

Meerwasser zu verdampfen ist die kostspieligste Methode, Trinkwasser zu gewinnen

Das vom Salz gereinigte Kondensat fangen kühlere Rohrleitungen an den Decken auf, während eine salzhaltige Brühe unten zurückbleibt und später wieder ins Meer fließt. Chemikalien sind so gut wie keine im Spiel, die Trennung basiert einzig auf brachialer Hitze - die aber erst einmal erzeugt werden muss. Deshalb sind die Entsalzungseinheiten mit einem Kraftwerk gekoppelt, in dessen Heizkessel Öl und Gas verbrennen und einige Dampfturbinen antreiben. Dabei entstehen zwei Gigawatt Elektrizität, die Leistung zweier Atomkraftwerke, und überschüssiger Dampf, mit dem sich noch das Meer entsalzen lässt. Trinkwasser ist also nur eine Art Nebenprodukt in diesem Prozess, allerdings ein ziemlich teures. Meerwasser zu verdampfen ist mit Abstand die kostspieligste Methode, Trinkwasser zu gewinnen, weil dafür riesige Anlagen nötig sind, die mit fossilen Energieträgern wie Erdöl arbeiten.

Doch einem Großteil der arabischen Welt bleibt kaum eine Wahl. Die Staaten der arabischen Halbinsel und Nordafrikas bedecken zwar zehn Prozent der Landmasse der Erde, bekommen aber nur zwei Prozent des Regens ab. Auf der Arabischen Halbinsel gibt es kaum Grundwasservorkommen, und wo es sie gibt, werden sie oft hemmungslos angezapft, sodass sie immer weiter schwinden. Viele arabische Staaten liegen mit ihren ausgezehrten natürlichen Wasserressourcen schon unter der von der WHO festgelegten Schwelle für Wasserknappheit.

Der Klimawandel verschärft die Wassernot im Nahen Osten dramatisch

Der Klimawandel verschlimmert die Situation noch weiter. Die Zahl der extrem heißen Tage hat sich im Nahen Osten und Nordafrika seit 1970 verdoppelt. Das Max- Planck-Institut für Chemie in Mainz hat berechnet, dass Hitzewellen in der Region bis Ende des Jahrhunderts vermutlich zehnmal häufiger auftreten werden als heute, sollte der Klimawandel wie bisher fortschreiten. Schon Mitte des Jahrhunderts werde es an durchschnittlich 80 Tagen im Jahr ungewöhnlich heiß sein. "Das Klima in weiten Teilen des Orients könnte sich in den kommenden Jahrzehnten so verändern, dass es geradezu lebensfeindlich wird", warnt der Autor der Studie, Jos Lelieveld. Mit 44,2 Grad Celsius stellte die Stadt Khasab in Oman kürzlich einen Weltrekord auf: in einer Nacht im Juni fiel das Thermometer nicht unter diese Marke, die höchste jemals gemessene "kühlste" Temperatur eines Tages.

Nirgends auf der Welt zahlen Bürger weniger für Wasser als in Saudi-Arabien

In den nächsten Jahrzehnten dürfte sich auch die Wassernot in der Region verschärfen. Laut Klimamodellen könnte etwa die vergleichsweise feuchte Region um den Fruchtbaren Halbmond rund um Euphrat und Tigris trockener werden. Das World Resource Institut warnt bis 2040 vor "extrem hohem Wasserstress" in einigen Staaten.

Meerwasserentsalzung sei daher "das technologische Schicksal" der Region, sagt Hussein Amery, Nahost-Forscher und Experte für Ressourcen an der Bergbauuniversität Colorado. Das liege aber auch an einem immer höheren Wasserverbrauch in den arabischen Ländern. Die Bevölkerung wächst dort so schnell wie fast nirgends auf der Welt. Dazu kommt ein luxuriöser Lebenswandel, mit einem erhöhten Wasserverbrauch, etwa wegen eines gestiegenen Appetits auf Fleisch. Für die Produktion von einem Kilo Rindfleisch werden etwa 15 000 Liter Wasser benötigt, verglichen mit 1500 Litern für ein Kilo Getreide. "Angesichts der Knappheit müsste man meinen, Wasser wäre in den Golfstaaten teuer", sagt Amery. Doch das Gegenteil sei der Fall: "Wasser wird praktisch verschenkt." Nirgends auf der Welt zahlen Bürger weniger für Wasser als in Saudi-Arabien. Das Königreich wie auch die meisten anderen Golfstaaten subventionieren den Wasserpreis zu etwa 90 Prozent, die Verbraucher tragen nur einen Bruchteil der tatsächlichen Kosten, wenn überhaupt. In Qatar zapfen Einwohner Wasser völlig kostenlos. Mit der Freigiebigkeit erkauften sich die Regierungen die Zustimmung der Einwohner zu einer oft autoritären Staatsführung, sagt Amery. Das lädt jedoch zu Verschwendung ein. Der Pro-Kopf-Verbrauch in der Golfregion ist mit bis zu 750 Litern pro Tag der höchste weltweit.

Ein Großteil des Frischwassers fließt zudem in die Landwirtschaft, und dort gibt es keinerlei Anreize, Wasser einzusparen, etwa über effiziente Bewässerungssysteme. "Schlechtes Wassermanagement ist weltweit ein Problem, aber fast nirgends ist es so augenfällig wie am Golf", sagt Amery. Eine Folge: der Bau immer neuer Entsalzungsanlagen.

Das erzeugt jedoch eigene Probleme. Zwar wird in den Anlagen sauberes Trinkwasser gewonnen, zugleich entsteht aber eine sehr salzhaltige Brühe, die sehr sparsam ins Meer geleitet werden muss, um die Ökosysteme nicht zu zerstören. Einige Anlagen stehen auch an Flüssen, dort ist die Rückleitung der Lake besonders schwierig. Auch die CO₂-Emissionen aus dem Betrieb der Entsalzungsanlagen steigen seit Jahren, einige Hundert Millionen Tonnen Treibhausgase gelangen für sauberes Wasser jedes Jahr in die Atmosphäre, ein Ende des Trends ist nicht abzusehen. Damit trägt die Wassergewinnung aus dem Meer mittlerweile selbst zum Klimawandel bei.

Für Entspannung könnte eine Technologie sorgen, die immer häufiger eingesetzt wird, die sogenannte Umkehrosmose. Im Prinzip handelt es sich um einen Filter mit sehr feinen Poren, die Salz zurückhalten. Wenn man Meerwasser durch diese Membranen presst, lässt sich um einiges energiesparender Trinkwasser gewinnen als mit der Verdampfungstechnik. Auch Dschabal Ali setzt die Umkehrosmose in einem Teil der Anlage bereits ein und erzeugt damit mehr als 100 Millionen Liter Trinkwasser am Tag.

Die Kosten für die Membranen sind in den vergangenen Jahren stark gefallen, zugleich wird die Technik immer effizienter. Und die Membrantechnik hat noch einen weiteren Vorteil: Statt Wärme für die Verdampfung braucht die Umkehrosmose Elektrizität, um hohen Druck zu erzeugen. Deshalb hoffen Experten, dass sich die Umkehrosmose künftig auch gut mit erneuerbaren Energien wie der Photovoltaik betreiben lässt. "Mittlerweile findet ein Umdenken statt", sagt Alexander Kroiß, Verfahrenstechniker an der TU München. "Man schwenkt bei der Entsalzung immer mehr auf erneuerbare Energien um."

Die Abhängigkeit von einer einzigen Technik macht manche Staaten verwundbar

Die arabischen Länder sind dafür besonders gut geeignet, da die Sonne dort fast das ganze Jahr hindurch Strom liefert. Allerdings lässt sich so natürlich nur tagsüber Strom und damit Trinkwasser erzeugen. Zudem laufen auch im Nahen Osten vor allem morgens und abends die Wasserhähne, also zu einer Zeit, in der die Sonne kaum Strom liefert. Am Lehrstuhl für Thermodynamik der TU München wurden verschiedene Szenarien durchgerechnet, und man hält dort die Photovoltaik trotz der Schwankungen für gut geeignet, um den Durst ganztägig zu stillen. Stromspeicher, wie das örtliche Stromnetz oder Batterien, sind dabei der Schlüssel, nicht nur um die Schwankungen aufzufangen, sondern auch um konstant Trinkwasser bei gleichbleibender Qualität zu liefern. Eine andere Möglichkeit wäre, das Wasser im Überfluss zu produzieren, wenn der Strom dafür ausreicht, und es nachts in großen Tanks zu lagern. Derzeit untersucht die TU München eine Pilotanlage am Roten Meer in Israel, die Photovoltaik und Entsalzung via Umkehrosmose vereinen soll. Einige Wissenschaftler arbeiten auch daran, Salzwasser in elektrischen Feldern von Salzen zu befreien.

Die Wasserversorgung der Region breiter aufzustellen, ist wohl auch aus politischer Sicht eine gute Idee. Die starke Abhängigkeit von einer einzigen Technik macht einige Staaten äußerst verwundbar, sagt Nahost-Experte Amery. In einem Buch beschreibt Amery die Wasserknappheit als Gefahr für die nationale Sicherheit der Golfstaaten. Die Trinkwasserversorgung in den Städten der Region hängt schon zu mehr als der Hälfte von der Entsalzung ab. Die Entsalzungsanlagen zählten heute bereits zur "kritischen Infrastruktur" im Nahen Osten, sagt Amery. Im Fall eines größeren Konflikts seien sie äußerst leichte Ziele - mit fatalen Folgen für alle.

Bestens informiert mit SZ Plus – 4 Wochen kostenlos zur Probe lesen. Jetzt bestellen unter: www.sz.de/szplus-testen

URL:
www.sz.de/1.3630919
Copyright:
Süddeutsche Zeitung Digitale Medien GmbH / Süddeutsche Zeitung GmbH
Quelle:
SZ vom 19.08.2017/chrb
Jegliche Veröffentlichung und nicht-private Nutzung exklusiv über Süddeutsche Zeitung Content. Bitte senden Sie Ihre Nutzungsanfrage an syndication@sueddeutsche.de.