Sea water desalination using solar thermal – a solution for supplying drink water in arid areas?

Solar Seawater The goal of the United Nations was set through the “Millennium Development Goals”: reducing the amount of people that have no access to drink water till 2015 by 50% percent. According to the U.N. this target was met. But what about the other 50 percent and how do you reach this at an affordable price, if the population will continue to rise and the proportion of clean drinking water especially in arid areas is shrinking?

A look at the world map shows that there is plenty of sea water. For a long time humans have tried to obtain drinking water from the oceans. There are two types of sea water desalination. Firstly, looking at the water cycle on Earth, the distillation. Through filtering by means of reverse osmosis, water is pushed through a membrane under high pressure. However, industrial processes of desalination is expensive due to the high energy demand – according to Solar-Institut Jülich the costs per gallon is about 0.75 to 2.50 Euros.

In arid areas you’ll get plenty of energy from the sun. So why not gain the required energy for sea water desalination by means of solar thermal energy. At our current state, there are three types of technology of sea water desalination plants using solar thermal energy. First, the small local desalination plants on the basis of a direct thermal multi-effect distillation using concentrating collectors. These systems are suitable for distributed usage in remote areas, but “not enough suitable to find a solution to the increasing water deficits in the rapidly growing urban centers”, “Aqua CSP – the use of solar thermal power plants for seawater desalination in North Africa and the Middle East” of the German Center for Aerospace (DLR) from 2007. Large seawater desalination plants for urban centers are reverse osmosis using solar thermal power generation for the desalination membrane and the combined heat and power usage for the solar thermal multi-effect desalination systems. According to the study both systems can achieve water costs below 0.3 € / m³ in medium term. Advanced systems have an upstream seabed- and nano-filtration, which avoid direct emissions in the form of chemical additives.

In the same study the following advantages of large sea water desalination plants have been identified:
• Providing continuous power by thermal energy storage and a co-firing with bio-fuels
• Possible production of up to 100.000 m³ / day
• Large solar energy potential in the Middle East and North Africa
• Energy costs with electricity costs less than 4 cents / kWh and water costs under 0.4 € / kWh
• Ending the current over-exploitation of groundwater reserves by 2030
• Reduced environmental impacts compared to conventional desalination plants

Despite of all the advantages further studies need to consider the remaining environmental impact and be introduced into the further development of the systems. For instance, the heat produced during the energy production is not used yet. Chemical additives to protect the desalination plants against encrustation, biological attack or foaming are delivered by the waste water and can damage various species. More information about the DLR study can be found under Aqua CSP.

In conclusion, sea water desalination based on solar thermal power generation, can supply a sustainable amount of drinking water in arid areas when the remaining environmental effects are eliminated.

Sauberes Wasser ist jetzt Menschenrecht – und nun?

Im Juli dieses Jahres wurde in der Vollversammlung der Vereinten Nationen der
Anspruch auf reines Wasser und Sanitärversorgung als allgemeines Menschenrecht festgeschrieben. Aber ist dieser Anspruch auf sauberes Wasser damit auch völkerrechtlich verbindlich? Nein, denn er ist nicht einklagbar. Vielmehr ist es nur ein symbolischer Wert, der höchstens hoffen lässt, dass er einen gewissen Einfluss auf die Politik der Staaten hat.

Nach Angaben von Deutschlands UN-Botschafter Peter Wittig haben „884 Millionen Menschen keinen genügenden Zugang zu sauberen Trinkwasser und mehr als 2,6 Milliarden keinen zu einfachen sanitären Anlagen“. Laut Boliviens UN-Botschafter Pablo Solón stirbt alle dreieinhalb Sekunden ein Kind aufgrund von unsauberem Wasser. Ein Zustand, der einen nachdenklich macht, aber vor allem nicht hinnehmbar ist. Aber was sollte konkret angegangen werden?

Wir berichteten im Artikel Ernüchternde Bilanz der Millenniumsziele, dass das Ziel, den Wasser- und Hygienenotstand bis zum Jahr 2015 zu halbieren, zwar erreicht werden könne, doch sind die Wasserressourcen immens gefährdet:

• Industrie und Landwirtschaft sind die größten Verschwender der natürlichen Ressourcen.
• Die Wasservorräte in vielen Regionen werden durch den Klimawandel beeinflusst.
• Ungeklärtes Wasser aus Industrie, Haushalt und Landwirtschaft wird in den meisten Entwicklungsländern ungeklärt in Seen und Flüsse entsorgt.
• Der Grundwasserspiegel sinkt fast überall auf der Welt ab, da mehr Wasser aus den unterirdischen Speichern verbraucht wird, als durch Niederschläge wieder aufgefüllt werden kann.
• Hinzu kommt die Umweltverschmutzung und die teils hohe Belastung der Böden.
• Große Mengen an Trinkwasser versickern durch marode Wasserleitungen.
• Gerade in Slums fehlt es an entsprechender Infrastruktur. Wasser muss teuer aus Flaschen gekauft werden. In Ghana beispielsweise ist es unerschwinglich. Dort kostet der Monatsbedarf einer Familie an abgepacktem Wasser laut UNICEF etwa 30 Dollar – bei einem Einkommen von etwa 10 bis 20 Dollar.

Ziel muss es also sein, mit Wasser sparsamer und nachhaltiger umzugehen, damit auch zukünftige Generationen einen sichergestellten Wasserzugang haben. Konkret bedeutet dies:

• Entwicklung von effizienten Umwelt- und Wassermanagementsystemen.
• Vermittlung von Kenntnissen zur Wasserpolitik, zum integrierten Wasserressourcenmanagement, zur Siedlungswasserwirtschaft und zur ländlichen Wassernutzung.
• Entwicklung angepasster Technologien der Trinkwasserver- und -entsorgung.
• Bewohner und Stadtverwaltung von Slumvierteln zur besseren Organisation der Müll- und Abwasserentsorgung an einen Tisch bringen.
• Bau von Brunnen, Handpumpen und Wasserleitungen mit einfachen Techniken. So etwa eine einfache kostengünstige Handpumpe, die genügend Wasser für ein kleines Dorf liefern kann.
• Aufklärungsarbeit: einfache Hygienemaßnahmen wie Händewaschen mit Seife können laut UNICEF Durchfallerkrankungen um 40 Prozent reduzieren.

Medikamentencocktail im Trinkwasser: was muss getan werden?

Dass Medikamente unsere Gewässer verunreinigen und Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben können ist bekannt. Wer aber sind die Verursacher, was sind die genauen Auswirkungen und was kann dagegen getan werden? Diesen Fragen versucht folgender Artikel auf den Grund zu gehen.

Medikamente aller Art gelangen durch Ausscheidung oder falscher Entsorgung in die Wasserversorgung. In der Regel werden diese von den Kläranlagen nicht herausgefiltert. Die Belastung durch Chemikalien wird durch Gesetze begrenzt, nicht aber die der Medikamente. Es existieren keine Kontrollmechanismen. Als Konsequenz sind die Gewässer kontaminiert und es befinden sich darin Stoffe wie etwa Antidepressiva, Medikamente gegen Bluthochdruck und Diabetes, Antibiotika oder Herzmedikamente.

Forscher der italienischen Universität Insubria untersuchten 2006 die Auswirkungen eines nur gering dosierten Medikamentencocktails auf Embryozellen. Ergebnis war, dass die Rückstände die Reproduktion der Zellen zum Stillstand brachten. Die Auswirkungen sind auch im Tierreich wie etwa bei den Fischen zu spüren, wenn sie über einen längeren Zeitraum Wasser mit Medikamentenrückständen ausgesetzt sind. Wachstums- oder Fortpflanzungstörungen, Organversagen bis hin zur Geschlechtsumwandlung sind die Folgen.

Verursacher sind zum einen die Verbraucher selber, die die nicht verbrauchten Medikamente einfach die Toilette runterspülen, weil sie nicht wissen, wie sie sonst zu entsorgen sind. Zum anderen die Krankenhäuser und die Pharmakonzerne, die die ungebrauchten Medikamente beziehungsweise die Arzneimittelrückstände „in die Kanalisation entsorgen“ wie es in einem Artikel von Mike Adams in den „NaturalNews“ des Kopp-Verlages vom 8.8.2010 heißt.

Was getan werden muss, um wieder sorgenfrei Trinkwasser zu sich nehmen zu können, ergibt sich aus den oben genannten Problemen und wird hier zusammenfassend dargestellt:

• Genaue Grenzwerte für die Kontamination durch Medikamente im Trinkwasser festlegen
• Apotheken gesetzlich verpflichten, nicht verbrauchte Arzneimittel oder abgelaufene Medikamente zurückzunehmen
• Gesetzliche Regelung zur Medikamentenentsorgung
• Empfehlungsangaben einer gerechten Entsorgung auf den Verpackungen
• Untersagung der Krankenhäuser, Medikamente in die Kanalisation einzuleiten
• Regelmäßige Überwachung der Schadstoffe im Abwasser durch die Behörden
• Unternehmen, die die Wasserversorgung (im Ausland) verschmutzen, müssen zur Verantwortung gezogen werden
• Nachrüstung aller Kläranlagen, damit Arzneimittelrückstände gefiltert und sicher entsorgt werden können.