Ein Resümee zur selektiven Entsalzung zur Wiedernutzbarmachung versalzener Grundwasserressourcen

Fast vier Jahre haben die Projektpartner von innovatION an der selektiven Entsalzung zur Entfernung monovalenter Ionen geforscht. Die Ergebnisse aus den Laborversuchen waren vielversprechend. Durch die neu designten Membranen von der FUMATECH BWT GmbH und dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. konnte der Energieverbrauch für die Entsalzung mit der monovalent selektiven membrangestützten kapazitiven Deionisation (mMCDI) reduziert werden. Da hauptsächlich nur die monovalenten Ionen aus dem Wasser entfernt werden, konnte der Energieverbrauch mit der mMCDI für die selektive Entfernung von Nitrat mit 0.05 kWh/m³ auf ca. die Hälfte des Energieverbrauchs von druckbetriebenen Membranverfahren reduziert werden.

Die Pilotversuche auf Langeoog beim Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband haben die Grenzen und weiteren Forschungsbedarf unserer mMCDI aufgezeigt. Das Scale-up der Materialien konnte nicht die gleiche Selektivität wie in den Laborversuchen aufzeigen. Trotzdem ist es dem innovatION-Team gelungen die Stabilität der Entsalzung mit geringen Reinigungsaufwand durch ein reduziertes Scaling und Fouling auf den Membranen aufzuzeigen. Überraschend war jedoch, dass eine Foulingschicht auf den Membranen auch die Selektivität bei der Entsalzung erhöhen konnte. 

Mit dem Umzug der Pilotanlage zum Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg erfolgte auch der Einbau von neuen Materialien. Die Ergebnisse aus dem Labor konnten (fast) bestätigt werden. Die überraschende Reduktion der Nitratkonzentration im Grundwasser von Nienburg verdeutlich den Einfluss der Zulaufkonzentration und der Selektivität. Mit einer geringeren Selektivität konnte dennoch ein ähnlich hoher Energieverbrauch wie bei der Nanofiltration in den Pilotversuchen erreicht werden.

Die Online-Abschlusskonferenz von innovatION zeigt auf, dass die mMCDI zukünftig dort eingesetzt werden kann, wo monovalente Ionen die Grenzwerte für Trinkwasser oder für die Bewässerung überschreiten oder wo eine Grundwasseranreicherung mit teilentsalztem Wasser notwendig ist. Ein energetischer Vorteil ergibt sich gegenüber der konventionellen Entsalzung bei geringen salinen Konzentrationen <1 g/L.