Drinkwater uit zeewater

De laatste jaren is het produceren van drinkwater uit zeewater een sterk opkomende ontwikkeling. In het Midden-Oosten is deze techniek op grote schaal in gebruik, doordat daar zoetwaterbronnen voor drinkwater schaars zijn en de energie (door de ruime beschikbaarheid van aardolie) ter plaatse relatief goedkoop is. Van de totale wereldproductie aan drinkwater wordt zo’n anderhalf procent uit zeewater en brak water gemaakt. In Nederland wordt er geen drinkwater uit zeewater gewonnen. De energie-intensieve ontzilting van zeewater kan hier niet concurreren met de gebruikelijke winning van drinkwater uit zoet oppervlakte- en grondwater. Behalve voor het Midden-Oosten, is zeewaterontzilting echter ook in andere delen van de wereld onontbeerlijk om in de lokale drinkwaterbehoefte te voorzien. Denk maar aan eilanden (bijv. Cyprus en Malta in de Middellandse zee; Curaçao en vele andere eilanden in het Caribisch gebied) en andere zoetwaterschaarse gebieden, zoals Australië, waar de eerste zeewaterontziltingsinstallatie recent in gebruik is genomen (Perth).

Er zijn diverse processen om zeewater te ontzilten, die alle gebaseerd zijn op hetzij destillatie, hetzij omgekeerde osmose:
• 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. Er zijn diverse technische uitvoeringen mogelijk van dit proces; de meest gebruikte zijn meertrapsverdamping- en dampcompressiedestillatie (zie aanvullende literatuur). 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. In het Midden-Oosten wordt dampcompressiedestillatie op grote schaal toegepast, omdat de energie daar zeer goedkoop is. In andere delen van de wereld wordt gebruik gemaakt van een meertrapsverdamping, Hierbij wordt in ieder van de trappen de warmtebron gebruikt van de voorgaande trap wat nog een extra reductie oplevert van de warmte. Zoals bij elk zeewaterontziltingsproces blijft ook bij de destillatieporcessen een geconcentreerde zoutstroom over (brijn) die in zee geloosd wordt.
• 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. In combinatie met een actiefkoolfilter wordt hiermee water geproduceerd dat qua kwaliteit en veiligheid superieur is. 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. De rest van het water verlaat het proces weer als een geconcentreerde zoutstroom (brijn), die in zee wordt geloosd. De brijn moet geloosd worden op een plek waar de schade voor de lokale flora en fauna (denk bijv. aan koraalriffen) tot een minimum wordt beperkt.

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. In Singapore wordt op dit moment een installatie gebouwd waarmee onderzocht wordt hoe de techniek het op grote schaal doet. Singapore is zeer geïnteresseerd in deze techniek omdat Singapore zelf nauwelijks drinkwaterbronnen heeft en zeer afhankelijk is van zijn buurlanden. 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.