In de afgelopen jaren is de productie van drinkwater uit zeewater een sterk opkomende ontwikkeling geworden. Van de totale wereldproductie aan drinkwater wordt zo’n anderhalf procent uit zeewater en brak water gemaakt. Behalve voor het Midden-Oosten, is zeewaterontzilting echter ook in andere delen van de wereld onontbeerlijk om in de lokale drinkwaterbehoefte te voorzien.

Terwijl door bevolkingsgroei en economische activiteiten de drinkwatervraag in Nederland toeneemt, daalt de beschikbare hoeveelheid zoet water. Tegelijkertijd zorgt droogte in combinatie met zeespiegelstijging voor verzilting van grond- en oppervlaktewater. Door deze ontwikkelingen zijn drinkwaterbedrijven genoodzaakt verder te kijken dan alleen de inname van zoet water. Zout water maak je zoet door middel van ontzilting.

Ondanks de beschikbare technologie produceren we in Nederland geen drinkwater uit zeewater. Kramer: “In de eerste plaats hebben we hier de luxe dat er altijd voldoende zoet water is voor drinkwaterproductie. Er was nog geen noodzaak om het anders te doen. In droge gebieden, zoals het Midden-Oosten, hebben ze geen keus." Daarnaast kost ontzilting van zeewater ontzettend veel energie. Doordat in het Midden-Oosten de energieprijs heel laag is, zorgt dat niet meteen voor een hoge drinkwaterprijs. Het kan in die landen in de toekomst wellicht op een meer klimaatneutrale manier.

Technieken voor Zeewaterontzilting

Er bestaan op dit moment al enkele manieren om zout zeewater om te zetten in drinkwater; een proces dat ook wel ontzilting wordt genoemd. Wetenschappers zijn dan ook naarstig op zoek naar oplossingen.

  • Destillatie is de meest gebruikte techniek voor zeewaterontzilting. Het principe is eenvoudig: zeewater wordt verwarmd tot het verdampt waarna de zuivere waterdamp vervolgens weer condenseert. De zouten verdampen niet mee en blijven achter. Alle destillatiesystemen vereisen veel energie. Het opwarmen van het water tot het verdampingspunt kost ongeveer 2400 kJ per liter. Deze warmte kan wel acht tot tien keer hergebruikt worden zodat er uiteindelijk gemiddeld tussen de 200 en 300 kilojoule per liter vereist is.
  • Omgekeerde osmose is een proces waarbij gebruikt wordt gemaakt van een semipermeabel membraan om opgeloste stoffen (zouten), organische stoffen en bacteriën van het water te scheiden. In het proces wordt water onder druk (20-100 bar) door een selectief membraan geperst. Omgekeerde osmose is in staat om 95 tot 99% van alle opgeloste stoffen en 99% van alle bacteriën te verwijderen. Er kleven wel twee nadelen aan het gebruik van omgekeerde osmose: (1) het membraan raakt snel vervuild en kan scheuren en (2) de opbrengst van drinkwater is relatief gering, slechts 20% tot 30% van de waterinvoer.

Voordat je omgekeerde osmose toepast, moet zeewater ook nog worden voorgezuiverd, vervolgt Kramer. “Behalve zout bevat zeewater ook sediment en algen.

Nieuwe ontwikkelingen

TNO is de laatste jaren bezig met de ontwikkeling van een nieuwe veelbelovende techniek voor membraandestillatie. Deze moet het mogelijk maken om in één stap en op voordelige wijze zeer zuiver water uit zout water te winnen. Deze techniek staat inmiddels bekend als de Memstill technologie, welke membraanfiltratie en destillatie combineert. Er kan eventueel gebruik worden gemaakt van industriële restwarmte die vaak zeer goedkoop of zelfs gratis te verkrijgen is.

De voorspelling van TNO van de kosten per m$^3$ drinkwater voor verschillende zeewaterontziltingstechnieken is dat destillatietechnieken een factor twee duurder zullen blijven dan omgekeerde osmose en de Memstill techniek.

Duurzaamheid en Alternatieven

Het bedrijf SEA Water maakt duurzaam drinkwater uit zeewater, door het zout er uit te filteren. Het bedrijf is opgericht door twee broers, Jort en Tammo Wildschut. Zij willen bewustzijn creëren voor waterschaarste in de wereld en consumenten stimuleren lokaal water te drinken. Het ontzilten van water gebeurt door het onder hoge druk door membranen heen te persen. Dat kost veel energie. SEA Water gebruikt hiervoor zonne-energie, waardoor er geen CO2 wordt uitgestoten tijdens de ontzilting.

Van zout zeewater drinkwater maken met behulp van zonne-energie is misschien wel de heilige graal voor het oplossen van het drinkwatertekort in droge kustgebieden.

Nederland heeft voor het halen van zijn klimaatdoelen grote hoeveelheden groene waterstof nodig. Groene waterstof kan onder meer gebruikt worden voor processen in de (chemische) industrie, voor vrachtwagens, bussen, treinen, auto’s en in de toekomst wellicht ook voor het verwarmen van gebouwen en woningen.

“We combineren zeewater met waterstof en houden in het midden zoet water over. Daarom noemen we de methode zeewaterstof”, zegt Irma Steemers-Rijkse, programmamanager circulaire watertechnologieën bij Wageningen University & Research (WUR).

Een probleem dat vaak over het hoofd wordt gezien, is dat groene waterstof nu nog uit zoet water wordt gemaakt. Het gebruik van zoet water voor waterstof kan dus leiden tot extra drinkwatertekorten, waarschuwen experts. Nadelen van zout water Dat kan door zeewater te gebruiken. Dat is er genoeg, maar dat wordt tot nu toe nauwelijks gebruikt omdat het zout de elektrolysers aantast.

De voorgestelde Zeewaterstof-methode van de WUR lost al die problemen op. Het maakt gebruik van zout water en restwarmte en produceert niet alleen groene waterstof, maar ook nog eens zoet water en elektriciteit. Verder worden waardevolle mineralen uit de brijn geëxtraheerd.

De methode maakt gebruik van membraantechnologie en restwarmte om water te destilleren. Zo hebben de experts van de WUR, jaren geleden bijgedragen aan de ontwikkeling en opschaling van de membraandestillatietechnologie (MD). In tegenstelling tot omgekeerde osmose is bij die techniek nauwelijks elektriciteit nodig. Met behulp van de restwarmte van de elektrolyser wordt van zout zeewater schoon drinkwater gemaakt door het te laten verdampen en weer te laten condenseren. Dat is de eerste stap.

Er bestaan op dit moment al enkele manieren om zout zeewater om te zetten in drinkwater; een proces dat ook wel ontzilting wordt genoemd. Toch zijn deze systemen niet optimaal. “De kosten van deze methodes en de energie die nodig is voor ontzilting zijn de belangrijkste hindernissen,” legt onderzoeker Huanting Wang aan Scientias.nl uit. Bovendien bestaan huidige methodes meestal uit reverse osmosis (RO)-technologieën. En dat werkt niet altijd even doeltreffend.

Verzilting

Dit Deltafact gaat dieper in op zoutindringing. Hierbij is sprake van verzilting van het oppervlaktewater door binnendringend zout (zee)water.

Verzilting van watersystemen is het fenomeen waarbij zoet water zout(er) wordt. Het zoete water moet vaak om meerdere redenen zoet blijven, denk hierbij aan de drinkwatervoorziening, gebruik voor in de landbouw en industrie, of voor de natuur. Verzilting is een balans tussen zoutlast/zoutindringing aan de ene kant, en tegendruk/uitspoeling aan de andere kant. Deze balans is voor het merendeel van de tijd in de huidige situatie beheersbaar, en leidt slechts zelden tot ongewenste zoutconcentraties.

Vanuit het oogpunt beheersbaarheid van verzilting in waterlichamen en watersystemen geldt veelal dat verzilting beter voorkomen kan worden, dan om als de verzilting eenmaal is opgetreden er weer vanaf te komen.

Verzilting is het proces van het zout(er) worden van rivieren en zoete binnenwateren. Verzilting wordt als een probleem ervaren als deze wateren voor bepaalde doeleinden zoet(er) moeten blijven, vaak vanwege wateronttrekkingen voor drink- en industriewatervoorziening en watervoorziening van landbouwgebieden.

Op het moment dat zout water een zoet bekken binnendringt kruipt het zoute water onder het zoete water door, de zogenaamde zouttong.

Door menging en tegendruk van het aangevoerde zoete water wordt dit verziltingsproces afgeremd waardoor het zoutgehalte geleidelijk afneemt in stroomopwaartse richting.

Voor zeesluizen geldt dat er vaak sprake is van aanzienlijke zoutlast. Om zoutindringing via schutsluizen tegen te gaan zijn de afgelopen tientallen jaren veel verschillende technieken ontwikkeld, zoals het gebruik van een zoet-zout scheiding, de inzet van bellenschermen, terugdringen van deur-open-tijden, en het gebruik van een zoutvang en een selectieve onttrekking.

labels:

Zie ook: