Wasser – Treibstoff für Prozesse und Produkte

Am 22. März ist Weltwassertag, Motto 2014: Wasser und Energie

  • Jean-Marc Vesselle, LanxessJean-Marc Vesselle, Lanxess
  • Jean-Marc Vesselle, Lanxess
  • Membranelemente von Lanxess im Einsatz in der Umkehrosmoseanlage im Heizkraftwerk Chemnitz. © Eins Energie in Sachsen
  • Ionenaustauscher leisten u.a. einen wichtigen Beitrag zur industriellen Wasseraufbereitung, bei der Produktion von Lebensmitteln sowie in zahlreichen wichtigen Prozessen der chemischen Industrie. © Lanxess
  • © Zffoto - Fotolia.com

Wasser ist der Ursprung allen Lebens und für uns alle von großer Bedeutung. Deshalb wird seit 1993 jährlich am 22. März der Weltwassertag begangen, initiiert von den Vereinten Nationen. Er steht in jedem Jahr unter einem anderen Thema. In diesem Jahr lautet das Motto „Wasser und Energie". Damit rückt ein wichtiges, in der Öffentlichkeit jedoch selten diskutiertes Thema in den Vordergrund, das den Zusammenhang zwischen sauberem Wasser und dem weltweit wachsenden Energiebedarf hervorhebt. Zu beidem leistet die chemische Industrie einen entscheidenden Beitrag.

Oft werden die Themen Wasser und Energie auf die Stromerzeugung in Wasserkraftwerken reduziert. Selbstverständlich sind immense Wassermengen nötig, um die Schaufelräder der großen Turbinen in Bewegung zu halten. Die Beschaffenheit oder der Reinheitsgrad des hierfür verwendeten Wassers spielen jedoch eine untergeordnete Rolle. Nach der Verwendung in Wasserkraftwerken kann das Wasser ohne Reinigung gleich für andere Zwecke verwendet werden.

Andere Industrien jedoch haben weitaus höhere Ansprüche an den „Rohstoff Wasser". Ganz gleich, ob für die Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern oder Kernenergie, in der chemischen Industrie, bei der Papierherstellung oder in der Elektronikbranche. Selbst im Bergbau, in der Lebensmittelindustrie, bei der Stahlerzeugung oder im Automobilbau - ohne Wasser läuft so gut wie gar nichts. Für die Produktion eines Kilogramms Papier sind z.B. 500 l Wasser notwendig, für den Bau eines Autos werden 10.000-20.000 l Wasser eingesetzt - und ganze 6 t Wasser sind notwendig, um 1 t Stahl zu produzieren. Auf das Prozess- und Betriebswasser für die industrielle Nutzung, das Oberflächengewässern wie Flüssen und Seen, aber auch dem Grundwasser entnommen wird, entfallen weltweit mehr als 20 % der gesamten entnommenen Wassermenge. In hoch entwickelten Regionen wie Europa sind es sogar bis zu 60 %, während der Anteil des durch Industrie verbrauchten Wassers in Entwicklungsländern bei nur knapp 8 % liegt. In Deutschland entfallen sogar 84 % des entnommenen Wassers auf den industriellen Bereich. Davon wiederum nutzen Wärmekraftwerke rund drei Viertel - hauptsächlich für Kühlzwecke. Allein um den Strombedarf in Deutschland zu decken, werden pro Tag und Person etwa 630 l Kühlwasser benötigt, die allerdings zum größten Teil in geschlossenen Kreisläufen recycelt werden.

Mehr als die Hälfte des von der produzierenden Industrie genutzten Wassers - ohne Kühlwasser für Kraftwerke - benötigt die chemische Industrie.

Dies entspricht einem Anteil von rund 30 % der gesamten Wasserentnahme in Deutschland. Relativ große Wasserverbraucher sind außerdem der Bergbau, die Metallerzeugung und -verarbeitung sowie die Lebensmittelhersteller, die Papier- und die Druckindustrie.

Wasseraufbereitung für sichere Energiegewinnung

Für den Einsatz von Wasser als Kühlwasser, Brauchwasser oder fast reines, vollentsalztes Wasser im Kraftwerk sind aufwändige chemische und mechanische Aufbereitungsprozesse erforderlich.

Hierzu wird das Speisewasser meist mithilfe von Ionenaustauscher-Harzen enthärtet und entsalzt. Dies ist notwendig, da sich die im Wasser enthaltenen Salze und Erdalkalien ansonsten bei den hohen Temperaturen im Kraftwerk an den Heizflächen als Kesselstein anlagern und eine Isolierschicht bilden würden, die den Wärmeübergang behindert. Dadurch kann es zu thermischen Spannungsrissen oder gar zum Bersten des Dampfkessels und auf der Dampfseite, z.B. in der Turbine, zu Korrosion, Abrasion und Unwucht kommen.

In einigen Fällen ist deshalb ein zweiter Schritt nachgeschaltet, z.B. wenn das Wasser einen hohen Anteil an organischen Substanzen enthält. Diese können im Wasser-Dampf-Kreislauf ebenfalls zu Schäden an der Turbine und anderen Bauteilen führen. Deshalb ist meist ein zweiter Schritt nachgeschaltet - die Umkehrosmose.

Im Heizkraftwerk Chemnitz z.B., das der Energiedienstleister Eins Energie in Sachsen betreibt, reduzieren die Membranfilterelemente von Lanxess Schwankungen der Wasserqualität signifikant - und filtern insbesondere organische Stoffe heraus. Doch die Umkehrosmose kann noch mehr, z.B. die Entsalzung von Brack- oder Meerwasser, um daraus trinkbares Wasser herzustellen.

Die Technologien des Ionenaustauschs und der Umkehrosmose ergänzen einander und werden daher häufig kombiniert, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Für die Planung und Auslegung komplexer Anlagen zur Wasserbehandlung mit beiden Technologien hat Lanxess die Software Lewaplus entwickelt, was die durch die Kombination beider Technologien in einem Planungswerkzeug einen deutlichen Mehrwert für die Kunden darstellt.

Ressourcen schonen durch Mehrfachnutzung

Dank zahlreicher Veränderungen in den Produktionsprozessen und einer stetig weiter optimierten Wasserbehandlung konnte der Wasserverbrauch durch mehrfache Nutzung kontinuierlich reduziert werden. Auch dazu haben Produkte aus der chemischen Industrie einen entscheidenden Beitrag geleistet.

Mitte der 1950er Jahre wurde Wasser bei der Papierherstellung 2,4-mal genutzt, mittlerweile liegt die Mehrfachnutzung bei zwölf Durchläufen. In der chemischen Industrie wird das Wasser inzwischen durchschnittlich 28-mal hintereinander recycelt, bevor es in die nachgeschaltete Klärstufe geleitet und gereinigt wieder dem Wasserkreislauf zugeführt werden kann.

Doch die Entwicklung geht weiter, denn die Chemie ist im doppelten Sinne ein Bindeglied zwischen dem Rohstoff Wasser und der Energieerzeugung. Deutschlands viertgrößte Branche liefert nicht nur innovative Ansätze für eine effiziente Nutzung des Rohstoffs Wasser, sondern auch Lösungen für eine ressourcenschonende und nachhaltige Energieerzeugung. Lassen Sie uns den diesjährigen Weltwassertag zum Anlass nehmen, den Beitrag der chemischen Industrie zu scheinbar selbstverständlichen Dingen wie sauberem Wasser und einer zuverlässigen Energieversorgung zu würdigen. Denn diese Rolle wird in Zukunft noch weiter an Bedeutung gewinnen.

Autor(en)

Kontaktieren

LANXESS Deutschland GmbH

51369 Leverkusen
Germany
Telefon: +49 (0) 214 30 33333

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.