Entsalzung boomt, weil den Städten das Wasser ausgeht

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Yale Environment 360 und ist Teil der Zusammenarbeit mit dem Climate Desk.

Zirka 30 Meilen nördlich von San Diego, entlang der Pazifikküste, befindet sich die Claude „Bud“ Lewis Carlsbad Entsalzungsanlage, die größte Anlage zur Umwandlung von Salzwasser in Süßwasser in Nordamerika.

Jeden Tag werden 100 Millionen Gallonen Meerwasser durch halbdurchlässige Membranen gepresst, um 50 Millionen Gallonen Wasser zu erzeugen, das über Rohrleitungen an kommunale Verbraucher geliefert wird. Carlsbad, das 2015 voll in Betrieb genommen wurde, erzeugt etwa 10 Prozent des Frischwassers, das die 3,1 Millionen Menschen in der Region verbrauchen, und das zu etwa doppelt so hohen Kosten wie die andere Hauptwasserquelle.

Teuer, ja, aber wichtig, weil es lokal und zuverlässig ist. „Dürre ist ein wiederkehrender Zustand hier in Kalifornien“, sagt Jeremy Crutchfield, Wasserressourcenmanager bei der San Diego County Water Authority. „Wir haben gerade eine fünfjährige Dürre im Jahr 2017 hinter uns gelassen. Die Anlage hat unsere Abhängigkeit von importierten Lieferungen verringert, was hier in Kalifornien manchmal eine Herausforderung ist. Sie ist also eine Komponente für die Zuverlässigkeit.“

Eine zweite Anlage, ähnlich wie in Carlsbad, wird in Huntington, Kalifornien, gebaut und hat die gleiche Kapazität von 50 Millionen Gallonen pro Tag. Derzeit gibt es 11 Entsalzungsanlagen in Kalifornien, und 10 weitere sind geplant.

Die Entsalzung – kurz Entsalzung – hat lange auf sich warten lassen. Seit Jahrzehnten wird uns gesagt, dass sie eines Tages Salzwasser in Süßwasser verwandeln und den Durst der Welt stillen würde. Aber der Fortschritt war langsam.

Das ändert sich jetzt, da die Entsalzung an vielen Orten auf der Welt ins Spiel kommt. Mehrere Faktoren kommen zusammen, um neue Anlagen in Betrieb zu nehmen. In vielen wasserarmen Gegenden, darunter Teile Chinas, Indiens, Südafrikas und der Vereinigten Staaten, insbesondere in Arizona und Kalifornien, hat die Bevölkerung zugenommen. Hinzu kommt, dass in vielen Regionen, die noch vor nicht allzu langer Zeit ihre Wasservorräte für ausreichend hielten, Trockenheit herrscht, die zum Teil auf den Klimawandel zurückzuführen ist.

San Diego ist einer dieser Orte. Da es im mediterranen Klima Südkaliforniens nur 12 Zoll pro Jahr regnet und es kein Grundwasser gibt, bezieht die Region die Hälfte ihres Wassers aus dem weit entfernten Colorado River. Die Schneemenge, die in den Rocky Mountains fällt und den mächtigen Fluss am Fließen hält, hat jedoch in den letzten zwei Jahrzehnten stark abgenommen und könnte nach Ansicht einiger Forscher Teil einer dauerhaften Austrocknung des Westens sein. Der Klimawandel ist für Wassermanager im gesamten Südwesten und anderswo ein sehr reales Phänomen.

In der Zwischenzeit sind die Kosten für entsalztes Wasser gesunken, da sich die Technologie weiterentwickelt und die Kosten für andere Quellen steigen. In den letzten drei Jahrzehnten sind die Kosten für die Entsalzung um mehr als die Hälfte gesunken.

Der Boom der Entsalzung bedeutet jedoch nicht, dass überall, wo es Zugang zum Meer gibt, eine neue Süßwasserquelle gefunden wurde. Die Umstände spielen eine große Rolle. „Wenn die Bevölkerung wächst und die vorhandenen Oberflächenwasservorräte erschöpft sind oder das Grundwasser erschöpft oder verschmutzt ist, werden die Probleme akut und es müssen Entscheidungen über die Entsalzung getroffen werden“, sagte Michael Kiparsky vom Wheeler Water Institute an der UC Berkeley School of Law. „Es gibt Orte auf der Welt, an denen die Entsalzung wirtschaftlich sinnvoll ist, wo es einen hohen Druck auf die Wasserressourcen und viele verfügbare Energieressourcen gibt, wie z.B. im Nahen Osten.

Befürworter der Entsalzung räumen ein, dass sich die Industrie mit einigen ernsten Umweltproblemen auseinandersetzen und diese lösen muss, wenn sie weiter wachsen soll. Die Entsalzung erfordert große Mengen an Energie, die derzeit mancherorts durch fossile Brennstoffe bereitgestellt wird. Kiparsky warnt vor einer Rückkopplungsschleife, in der mehr Entsalzungsanlagen benötigt werden, wenn sich der Planet erwärmt, was zu mehr Treibhausgasemissionen führt. Außerdem gibt es ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Schädigung von Meereslebewesen durch die Ansaugsysteme der Anlagen und die besonders salzhaltigen Abwässer.

Die ersten großen Entsalzungsanlagen wurden in den 1960er Jahren gebaut, und heute gibt es weltweit etwa 20.000 Anlagen, die Meerwasser in Süßwasser umwandeln. Das Königreich Saudi-Arabien, das über sehr wenig Süßwasser verfügt und billige Energiekosten für die fossilen Brennstoffe hat, die es in seinen Entsalzungsanlagen verwendet, produziert das meiste Süßwasser aller Länder, ein Fünftel der weltweiten Gesamtmenge.

Australien und Israel sind ebenfalls wichtige Akteure. Als die Millennium-Dürre den Südosten Australiens von Ende der 1990er Jahre bis 2009 erfasste, sanken die Wassersysteme in der Region auf einen Bruchteil ihrer Speicherkapazität. Angesichts der Krise begannen Perth, Melbourne und andere Städte mit dem Bau großer Entsalzungsanlagen. Die Anlage in Melbourne, die 2017 das erste Wasser lieferte, kostete 3,5 Milliarden Dollar und liefert ein Drittel der städtischen Versorgung. Sie ist von entscheidender Bedeutung, da die Region in 18 der letzten 20 Jahre unterdurchschnittliche Niederschläge zu verzeichnen hatte.

Auch Israel setzt voll auf Entsalzung. Es hat fünf große Anlagen in Betrieb und plant fünf weitere. Chronische Wasserknappheit gehört dort der Vergangenheit an, da mehr als die Hälfte des Wasserbedarfs des Landes mit Wasser aus dem Mittelmeer gedeckt wird.

Gemäß der International Desalination Association beziehen heute weltweit mehr als 300 Millionen Menschen ihr Wasser aus Entsalzungsanlagen.

Aber trotz des Bedarfs werden Entsalzungsanlagen nicht an jeder Küste gebaut. Eines der größten Hindernisse sind die Kosten für den Bau einer Anlage und die Kosten für die Aufbereitung des Wassers. Die San Diego County Water Authority zahlt etwa 1.200 Dollar für einen Hektar Wasser, das aus dem Colorado River und dem Sacramento-San Joaquin River Delta stammt und über Hunderte von Meilen nach Südkalifornien gepumpt wird. Die gleiche Menge aus der Anlage in Carlsbad – genug, um eine fünfköpfige Familie ein Jahr lang zu versorgen – kostet etwa 2.200 Dollar. Da der Lake Mead – das Wasserreservoir des Colorado River an der Grenze zwischen Nevada und Arizona, das San Diego versorgt – rapide abnimmt, könnte er eines Tages, vielleicht schon in den nächsten Jahren, nicht mehr in der Lage sein, San Diego zu versorgen. Gewissheit ist von größter Bedeutung.

Die Entsalzung ist jedoch mit einigen ernsthaften Umweltproblemen behaftet. Es gibt zwei Arten der Entsalzung – die thermische, bei der das Wasser erhitzt und dann die Kondensation aufgefangen wird, und die Umkehrosmose, bei der das Meerwasser durch die Poren einer Membran gepresst wird, die um ein Vielfaches kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Dabei werden die Salzmoleküle zurückgehalten, während die kleineren Wassermoleküle durchgelassen werden. Beides erfordert viel Energie, und die Treibhausgasemissionen, die durch die benötigte Energie entstehen – vor allem im Nahen Osten, wo fossile Brennstoffe zur Stromerzeugung verwendet werden – tragen erheblich zur globalen Erwärmung bei.

Auch die Umwelt wird in Mitleidenschaft gezogen. Um eine Gallone Süßwasser herzustellen, werden zwei Gallonen Meerwasser benötigt, was bedeutet, dass die zurückbleibende Gallone salzig ist. Es wird durch Rückführung ins Meer entsorgt und kann – wenn es nicht ordnungsgemäß über große Gebiete verteilt wird – dem Meer Sauerstoff entziehen und negative Auswirkungen auf das Meeresleben haben.

Eine Studie des UN-Instituts für Wasser, Umwelt und Gesundheit, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, behauptet, dass das Problem der Soleabfälle um 50 Prozent unterschätzt wurde und dass die Sole, wenn sie mit den Chemikalien vermischt wird, die die Systeme vor Verschmutzung schützen sollen, giftig ist und eine ernsthafte Verschmutzung verursacht.

Ein weiteres Problem ergibt sich aus dem Ansaugen von Meerwasser zur Verarbeitung. Wenn ein Fisch oder ein anderer großer Organismus am Einlasssieb hängen bleibt, stirbt er oder wird verletzt; außerdem werden Fischlarven, Eier und Plankton in das System gesaugt und getötet.

„An unserem Einlass bleiben winzig kleine Organismen hängen, die etwa anderthalb Pfund erwachsene Fische pro Tag ausmachen“, sagte Jessica Jones, eine Sprecherin von Poseidon Water, dem Eigentümer der Anlage in Carlsbad. „Um dies abzumildern, stellen wir 66 Hektar Feuchtgebiete in der San Diego Bay wieder her. Und wir haben gerade einen neuen Zulauf genehmigt bekommen, der die Auswirkungen verringern wird.“

Heather Cooley, Forschungsdirektorin am Pacific Institute, sagt: „Es gibt viele Unbekannte, was die Auswirkungen auf das Meeresleben angeht. Die Anlagen wurden bisher kaum überwacht“. Eine Strategie, die zunehmend angewandt wird, um dieses Problem zu vermeiden oder zu verringern, besteht darin, die Meerwassereinlässe unter dem Meeresboden zu vergraben und den sandigen Meeresboden als natürlichen Filter zu nutzen.

Im Jahr 2016 verabschiedete Kalifornien das Desalination Amendment, das die Vorschriften für die Einlässe und die Entsorgung der Salzlösung verschärft. Befürworter der Entsalzung behaupten, die Änderungen seien lästig und verlangsamten den Weg in die Zukunft der Entsalzung.

Aufgrund der Kosten für die Meerwasseraufbereitung und der Auswirkungen auf den Ozean wurde in jüngster Zeit ein Großteil des Entsalzungswachstums durch die Verwendung von Brackwasser erzielt. Die Feststoffe im Brackwasser sind nur ein Zehntel so groß wie im Meerwasser, was das Verfahren wesentlich billiger macht.

Arizona, das ständig unter Wassermangel leidet und mit einem Versorgungsengpass am Colorado River konfrontiert ist, prüft sowohl eine Meerwasserentsalzungsanlage in Partnerschaft mit Mexiko – das über den Zugang zum Meer verfügt, der dem Bundesstaat fehlt – als auch Anlagen, die die geschätzten 600 Millionen Hektar Brackwasservorkommen aufbereiten können.

Texas verfügt inzwischen über 49 kommunale Entsalzungsanlagen, die Brackwasser sowohl über als auch unter der Erde aufbereiten. In San Antonio wird derzeit die größte Brackwasserentsalzungsanlage des Landes gebaut. In der ersten Phase werden täglich 12 Millionen Gallonen produziert, genug für 40.000 Familien, aber bis 2026 wird die Anlage – bekannt als H2Oaks – 30 Millionen Gallonen pro Tag produzieren. Die Entsalzung von Brackwasser kostet 1.000 bis 2.000 Dollar pro Acre-Fuß.

Cooley vom Pacific Institute argumentiert, dass die Gemeinden vor dem Bau von Entsalzungsanlagen Programme zur Wassereinsparung durchführen, die Wiederverwendung von Trinkwasser – die Wiederverwendung von Abwasser, auch bekannt als Toilette-zu-Hahn-Recycling – fördern oder Regenwasserabflüsse behandeln sollten. „Es ist sinnvoll, die billigeren Optionen zuerst zu verwirklichen und die teureren Optionen erst dann zu entwickeln, wenn man sie braucht“, sagte sie.

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