Im Sommer letzten Jahres litt Gangneung, an der östlichen Küste Koreas gelegen, unter extremer Trockenheit. Trotz der Monsunzeit wurden die Regenwolken von einem ungewöhnlich starken Hochdruckgebiet abgehalten, wodurch der Wasserstand im Obong-Stausee, einer wichtigen Trinkwasserquelle für die Bürger, drastisch fiel.
Obwohl 70 % der Erdoberfläche aus Wasser bestehen, ist nur ein minimaler Anteil davon trinkbar. Das glitzernde blaue Wasser des Ostmeeres ist jedoch nur eine große „Salzwasser“-Oase. Vor diesem paradoxen Anblick stellten Wissenschaftler die zeitlose Frage: „Könnten wir das unendliche Meerwasser in unser Trinkglas fassen?”
Angesichts der durch den Klimawandel bedingten Wasserkrisen stellte die Forschungsgruppe für Wasserressourcenkreislauf am Korea Institute of Science and Technology (KIST) in Gangneung die innovativste Antwort auf diese Frage vor: der Einsatz von solarer Membrandestillation zur Entsalzung von Meerwasser.
Membrandestillation: Ein revolutionärer Ansatz
Als die Wissenschaftlerin und YouTuberin Jisikminani das Versuchsgelände in Gangneung besuchte, fiel sofort der Anblick riesiger Behälter, komplizierter Rohrleitungen und überdachender Solarpanels ins Auge. Dr. Song Kyung-geun, der Leiter des Projekts, erläuterte, dass die Grundlage des Systems auf einem einfachen Prinzip beruht: dem Unterschied im Dampfdruck aufgrund von Temperaturunterschieden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden der Wasserentsalzung, die entweder auf Verdampfen mit hoher Hitze oder auf Druckfiltration setzen, verwendet diese Technologie die Membrandestillation.
Das Prinzip dabei lässt sich leicht begreifen, wenn man an eine Schüssel mit heißer Suppe denkt. Aus dem heißen Wasser steigt Dampf auf, der, wenn er auf den kühleren Deckel trifft, als Kondensat wieder zu Wasser wird. Im System der KIST-Forscher wird zwischen dem heißen Meerwasser und dem kühlen Süßwasser eine hydrophobe Membran eingesetzt.
„In diesem Modul fließen heißes Meerwasser und kaltes Süßwasser getrennt durch eine dünne Membran“, erklärte Dr. Song. „Die dadurch entstehenden Druckunterschiede lassen nur die Wassermoleküle durch die Membran auf die Seite des Süßwassers gelangen, während Salze und Verunreinigungen zurückgehalten werden.“
Technologie gegen hohe Energiekosten
Eine der größten Herausforderungen dieser Technologie sind die Energiekosten. Das Erhitzen des Wassers erfordert erheblichen Energieaufwand. Die Forscher fanden die Lösung in der Sonne über ihren Köpfen.
Die installierten Panels sind keine gewöhnlichen Solarzellen. Sie erzeugen nicht nur Strom auf der Vorderseite, sondern absorbieren auch Wärme auf der Rückseite durch spezielle Materialien, die genutzt werden kann, um das Meerwasser zu erhitzen. Anstelle fossiler Brennstoffe nutzt dieses System die direkte Sonneneinstrahlung zur Wasserproduktion.
Die Wirksamkeit wurde direkt vor Ort getestet. Die elektrische Leitfähigkeit von Meerwasser, die den Salzgehalt anzeigt, wurde gemessen. Meerwasser hat aufgrund seiner Mineralien eine hohe elektrische Leitfähigkeit, während Süßwasser, als reines Wasser, eine wesentlich geringere Leitfähigkeit aufweist.
Der Ausgangswert des Meerwassers lag über 50.000 µS/cm, was auf einen hohen Ionen- und Salzgehalt hinweist. Nach der Behandlung durch das System wurde der Wert auf etwa 200 µS/cm gesenkt. Der getestete Wasser schmeckte nicht salzig und hatte auch keinen fischigen Nachgeschmack. Es war reines Trinkwasser – das Ergebnis eines Prozesses, der in der Natur Hunderte von Jahren dauert, konnte hier in wenigen Minuten erreicht werden.
Von Abwasser zu wertvoller Ressource: Die Wiederentdeckung von konzentriertem Wasser
Ein weiteres Hindernis für die Technologien zur Wasserentsalzung ist das Problem des konzentrierten Wassers. Das verbleibende Wasser nach der Entsalzung hat einen hohen Salzgehalt und kann, wenn es ohne Behandlung ins Meer zurückgeführt wird, die marine Ökosysteme stören.
Die KIST-Forscher betrachten jedoch dieses konzentrierte Wasser nicht als Abfall, sondern als „flüssige Mine“. Dr. Song erklärte: „Durch weiteres Verdampfen und elektrisch unterstützte Trennverfahren könnten wertvolle Mineralien wie Lithium und Magnesium aus dem konzentrierten Wasser extrahiert werden.“
Die Möglichkeit, Lithium, einen zentralen Rohstoff für Batterien, aus Meerwasserrückständen zu gewinnen, könnte für Südkorea, ein ressourcenarmes Land, ein Wendepunkt sein. Dies könnte eine nachhaltige Quelle für die Industrie der vierten Revolution darstellen.
Die Herausforderung des Klimawandels: Fragen zur Zukunft des Wassers
Trotz dieser Fortschritte bleiben Herausforderungen bestehen. Wenn die Technologie ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesen ist, kann die Leistung wetterabhängig schwanken. Um dem entgegenzuwirken, plant die Forschungsgruppe, hybride Systeme zu entwickeln, die je nach Sonnenlichteinfall unterschiedliche Betriebsarten nutzen. Zusätzlich wird nach Möglichkeiten gesucht, Wärme aus Kraftwerken oder kleinen Reaktoren zu integrieren, da die effiziente Wärmegewinnung entscheidend für die Rentabilität sein wird.
In Süd Korea sind ebenfalls Veränderungen im Gange. Im Jahr 2026 soll in der Industrial Zone Daesan in Chungcheongnam-do eine große Anlage mit einer Kapazität von 100.000 Tonnen Wasser pro Tag in Betrieb genommen werden.
Angesichts der düsteren Prognose, dass 69 % der durch den Klimawandel verursachten Schäden in den nächsten zehn Jahren Wasser-Related Katastrophen sein werden, steht die Gesellschaft vor der Herausforderung, Wasser nicht nur zu „bewirtschaften“, sondern auch aktiv zu „produzieren“.
Unter der heißen Sonne von Gangneung fragt uns das still arbeitende Entsalzungsmodul, ob das Meer eine drohende Gefahr für uns ist oder eine unerschöpfliche Quelle. Die Antwort darauf hängt davon ab, wie wir diese Technologie weiterentwickeln und nutzen werden.
