„WaKap” – Wasserforschung für eine nachhaltige Zukunft

Teilnehmer des Internationalen 'WaKap'-Workshops an der Hochschule Karlsruhe mit Projektkoordinator Prof. Dr. Jan Hoinkis (mittlere Reihe, 8. v. r.) (Foto: Marion Broda)

Am 27. Oktober 2017 fand an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft ein hochkarätiges Symposium zum Verbundprojekt „WaKap“ („Modulares Konzept zur nachhaltigen Wasserentsalzung mittels Kapazitiver Deionisierung am Beispiel Vietnam“) statt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 918 000 € gefördert wird. „WaKap“ startete im September 2016 und wird durch Prof. Dr. Jan Hoinkis von der Hochschule Karlsruhe koordiniert. Kooperationspartner sind die Karl Spiegl GmbH & Co. KG, die Winkelnkemper GmbH sowie das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI. Das Forschungsprojekt ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „Zukunftsfähige Technologien und Konzepte zur Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch Wasserwiederverwendung und Entsalzung (WavE)“. Der Workshop diente der Vorstellung und Diskussion sowohl der bisherigen Projektergebnisse als auch der Aktivitäten anderer Forschungsgruppen, unter anderem aus dem DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW) und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Die Wasserversorgung ist in Ländern Südostasiens, besonders in Vietnam in zweifacher Weise bedroht: Zum einen versalzt in vielen küstennahen Regionen zunehmend das Grundwasser, da der Meeresspiegel aufgrund des Klimawandels immer weiter ansteigt und so immer mehr Salzwasser in das Grundwasser eindringt. Zum anderen enthält dort das Sedimentgestein im Boden natürliche arsenhaltige Mineralien, insbesondere Arsensulfide und Arsenkies (FeAsS). Durch Auswaschungsprozesse gelangen auch lösliche Arsenverbindungen ins Grundwasser. Diese Substanzen sind hochgiftig und verseuchen neben dem Grundwasser auch die Trinkwasserbrunnen. Bei der Bevölkerung führt dies zu chronischen Krankheiten wie beispielsweise Blasen-, Nieren-, Lungen- und Hautkrebs, Störungen des Herz-Kreislauf-Systems oder Veränderungen der Haut.

Im „WaKap“-Projekt soll ein energieeffizienter, modularer Kombinationsprozess zur Entsalzung von Meer-, Brack- und Grundwasser durch Kapazitive Entionisierung (Capacitive Deionisation, CDI) und Umkehrosmose (UO) entwickelt werden. Dabei handelt es sich um ein völlig neues Entsalzungsverfahren, bei dem die Energieversorgung über regenerative Energien (Sonne, Wind) erfolgt, um einen autonomen Betrieb der Anlagen (ohne Netzanbindung) zu ermöglichen.

Bei Grundwasser, das – wie in Vietnam – zusätzlich Arsenverbindungen enthält, ist zunächst eine In-situ-Behandlung vorgesehen mit dem Ziel, diese zunächst weitestgehend zu entfernen. Hierzu wird das Grundwasser vor Ort mit Sauerstoff angereichert, wodurch die Arsenverbindungen zu wasserunlöslichen Arsenaten oxidieren, sich an eine Eisenhydroxidoxidmatrix anlagern und auf diese Weise aus dem Wasser entfernt werden. Eine erste Pilotanlage zur Behandlung von arsenhaltigem Grundwasser konnte über das „WaKap“-Projekt bereits in Phu Tan im Mekongdelta in Vietnam in Betrieb genommen werden und zeigt vielversprechende Ergebnisse, die von Tan Vũ Luong von der Vietnamesisch-Deutschen Universität in Ho Chi Minh City vorgestellt wurden. Auch in weiteren Vorträgen wurde die Problematik arsenhaltigen Grundwassers thematisiert, das nicht nur in Vietnam, sondern auch in vielen weiteren asiatischen Ländern wie beispielsweise Ostindien und Bangladesch eine große Rolle spielt.

Innerhalb des Verbundprojekts „WaKap“ entwickelt das Fraunhofer-Institut ISI begleitend eine wissenschaftliche Bewertungsmethodik und erste Ergebnisse konnten bereits während des Workshops vorgestellt werden. Hierbei wurde festgestellt, dass generell die regenerativen Energien basierend auf Sonne und Wind in Vietnam künftig ein großes Potenzial besitzen, aber bisher noch keinen bedeutenden Anteil an der gesamten Energieversorgung des Landes haben.

Insgesamt verdeutlichte der Workshop, dass durch die gemeinsame Arbeit in „WaKap“ weitere Fortschritte für die Behandlung von Grund- und Oberflächenwasser zu erwarten sind, um der Bevölkerung in den an Wasserproblemen leidenden Regionen effiziente und kostengünstige Verfahren zur Erzeugung sauberen Trinkwassers anzubieten.