Seit 2021 forschen neun Verbundpartner von innovatION aus der Wirtschaft, Forschung und Praxis an der selektiven Entsalzung mit der membrangestützten kapazitiven Deionisation (MCDI). Hierfür werden durch die AG Polymere Membranmaterialien des Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. und die FUMATECH BWT GmbH selektive Ionenaustauschermembranen für einen spezifischen Rückhalt monovalenter Salze entwickelt. Charakterisiert und getestet werden die Membranen in eigenen Testständen der Hersteller sowie in zwei Laborversuchsanlagen (Abbildung rechts), welche durch die DEUKUM GmbH und die elkoplan staiger GmbH aufgebaut wurden.
Ziel von innovatION ist ein selektiver Rückhalt einwertiger Ionen um saline Grundwässer als Trinkwasser oder für die künstliche Grundwasseranreicherung nutzbar zu machen. An der Professur Verfahrenstechnik in Hydrosystemen der Technischen Universität Dresden werden derzeit unterschiedliche Konzentrationen und Betriebseinstellungen für die selektive Entsalzung getestet. Außerdem wurde ein Strömungsmodell einer MCDI-Zelle erstellt, welches unter Berücksichtigung der Spacer, Druckverluste für unterschiedliche Lastfälle berechnet. Die Ergebnisse wurden im März 2021 auf dem Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Computational Fluid Dynamics + Mischvorgänge + Agglomerations- und Schüttguttechnik auf einem Poster vorgestellt.
Die Infiltration der selektiv entsalzten Wässer wird anhand von Bodensäulenversuchen (Abbildung links) und Modellierungen von der AG Hydrogeologie und Landschaftswasserhaushalt der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg untersucht. Hierbei wurden die chemisch-physikalischen Prozesse bei der Infiltration partiell entsalzter Wässer im Vergleich zu vollentsalztem Wasser für unterschiedliche Bodentypen analysiert. Die Ergebnisse zu den geochemischen Wechselwirkungen während der Infiltration von einem monovalent-teilentsalztem Wasser in Dünensedimente der ostfriesischen Insel Langeoog wurden in zwei Postern und Flash-Talks auf der Tagung der Fachsektion Hydrogeologie e. V. der DGGV (Deutsche Geologische Gesellschaft – Geologische Vereinigung) präsentiert.
Für die ökonomisch-ökologische Nachhaltigkeitsbewertung führte die Professur für BWL, insb. Nachhaltigkeitsmanagement und Betriebliche Umweltökonomie der Technischen Universität Dresden bereits eine Befragung bei den Projektpartnern durch um zukünftig eine Handlungsempfehlung abzuleiten.
Im Rahmen von innovatION fand am 07.03.2022 ein Online-Workshop zu den „Anforderungen an die selektive Entsalzung in der Praxis“ statt um auch mit externen Interessierten aus Wasserversorgung, Forschung, Wirtschaft und Politik einen Austausch zum Bedarf und die Umsetzung der selektiven Entsalzung zu gewährleisten. Nach den Impulsvorträgen von den nationalen und internationalen (assoziierten) Praxispartnern konnten sich die Teilnehmer in den Diskussionsforen über die Anwendung, Verfahren und Nachhaltigkeit austauschen.
Zukünftig sollen weitere Ionenaustauschermembranen hergestellt und untersucht sowie eine Pilotanlage mit einem Durchfluss von 100 L/h aufgebaut werden. Die Pilotanlage soll anschließend beim Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband auf Langeoog für den Rückhalt von Natrium und Chlorid und beim Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg für den Rückhalt von Nitrat getestet werden.
Bildunterschriften:
Abbildung 1: Laborversuchsanlage von innovatION an der Technischen Universität Dresden, hergestellt von der DEUKUM GmbH und der elkoplan staiger GmbH (Quelle: Schödel & Rosentreter, 2022).
Abbildung 2: Bodensäulenversuche für Infiltrationstests (Quelle: Bräunig, 2022).
