Moderne Wasseraufbereitung wird künftig für rückstandsfreies Frischwasser noch wichtiger
Der Wasserverbrauch steigt nach Angaben der Vereinten Nationen (UN) seit den 1980er Jahren weltweit um etwa ein Prozent pro Jahr. Gründe hierfür sind unter anderem das Bevölkerungswachstum, die sozioökonomische Entwicklung und ein sich ändernder Konsum.
Der UN zufolge wird die Wassernachfrage weltweit bis 2050 mit ähnlicher Rate weiter ansteigen – was insgesamt einem Anstieg von 20 bis 30 Prozent im Vergleich zum aktuellen Wasserverbrauch entspricht. Hinzu kommt der Klimawandel, aufgrund dessen die UN eine sich weiter öffnende Schere zwischen Angebot und Nachfrage prognostiziert. Und das auch in Regionen, in denen der Begriff Wasserknappheit bisher eher ein Fremdwort war. Das haben beispielsweise die aufgrund mehrerer Trockensommer in Deutschland stark gesunkenen Grundwasserspiegel nachdrücklich gezeigt.
Wasser-zu-Produkt-Verhältnis rückt noch stärker in den Mittelpunkt
Die kommenden Rahmenbedingungen fasst Richard Clemens, Geschäftsführer des VDMA Fachverbandes Nahrungsmittelmaschinen und Verpackungsmaschinen sowie des Fachverbandes Verfahrenstechnik, wie folgt zusammen: „Zu erwarten ist eine sinkende Verfügbarkeit bei stark steigendem globalem Bedarf, was gleichbedeutend mit einer zunehmenden kritischeren Bewertung der Wasserherkunft sowie des Wasser-zu-Produkt-Verhältnisses ist. Wir werden die Themen Wasseraufbereitung und –recycling bis hin zur Entsorgung, aber auch den Beitrag von Hygienic Design zur Reduzierung des Wasserverbrauchs daher auf der drinktec noch stärker in den Mittelpunkt unseres Messeauftritts rücken.“
Für Clemens’ Einschätzung sprechen viele gute Gründe: Erstens verursacht jeder Liter Wasser und Abwasser Kosten – mit steigender Tendenz. Zweitens wollen die großen Konzerne weltweit standardisiert produzieren, Stichwort Wasserdesign. Drittens müssen aufgrund von Wasserknappheit oder zum Schutz der Tiefenwässer ganz neue Wasserquellen gesucht und zu Frischwasser verarbeitet werden. Viertens ist Wasser Teil der unternehmerischen Gesellschaftsverantwortung (Corporate Social Responsibility), welche längst die Kaufentscheidung des Konsumenten sowie die Genehmigungsverfahren für Neu- und Erweiterungsinvestitionen beeinflusst. Aktuelles Beispiel aus Mexiko: Hier darf ein zu 65 Prozent fertig gestellter Brauereineubau des US-Konzerns Constellation Brands nicht in Betrieb gehen, weil die Brauerei der trockenen Region dringend benötigtes Wasser entziehen würde.
Forderungen nach rückstandsfreiem Wasser nehmen zu
Parallel dazu werden für Tafel-, Brau-, Ausmisch- und Verdünnungswässer immer häufiger rückstandsfreie Wässer gefordert. Rückstandsfrei bedeutet: Keine unerwünschte Substanz darf mit der modernen Analytik im Frischwasser nachweisbar sein, egal aus welcher Quelle das Wasser stammt. Eine immense Herausforderung, wie Prof. Dr. Stefan Schildbach, Fachbereich Lebensmitteltechnologie der Hochschule Fulda, verdeutlicht: „Wir leben in einem durch den Menschen dominiertem Zeitalter. Von anthropogenen Beeinflussungen sind praktisch keine natürlichen Ressourcen mehr unberührt, was auch ganz besonders für das Wasser gilt.“
Im Grundwasser nachgewiesene Blutfettsenker, Schmerzmittel, Antirheumatika, Analgetika, Röntgenkontrastmittel, Plastik-Partikel und Hormone sind hierfür nur einige aktuelle Beispiele. Hinzu kommen immer neue oder strengere Grenzwerte wie zum Beispiel für Uran, Bromat oder perfluorierte Verbindungen.
Technologisch erreicht wird die Forderung „rückstandsfrei“ heute zunehmend mit Membranverfahren. Andere Technologien wie der Ionenaustauscher oder die Kalkfällung haben natürlich weiterhin ihre Berechtigung. Ein Austauscher eignet sich beispielsweise zum gezielten Entfernen einzelner Ionen wie Nitrat oder Uran. Die Kalkfällung wiederum hat bei geeigneter Rohwasserzusammensetzung sehr niedrige Betriebskosten und einen sehr geringen Abwasseranfall. Hinzu kommen noch selektive Adsorber, mit denen sich beispielsweise Arsen gezielt entfernen lässt.
RO plus EDI – eine interessante Alternative
Aber der Trend geht klar zur Membrantrennung mittels Ultra- oder Nanofiltration sowie der Umkehrosmose (RO). Damit werden zuerst alle organischen und anorganischen Inhaltsstoffe aus dem Rohwasser nahezu quantitativ abgetrennt und anschließend die gewünschte Frischwasser-Qualität mit Reinstsalzen oder durch Wasserverschnitt gemäß technologischer oder konzerninterner Vorgaben eingestellt.
Eine neue und interessante Variante ist laut Dirk Scheu von der Krones AG hierbei die Kombination von Umkehrosmose und Elektrodeionisierung (EDI). Das gelte vor allem, so Scheu, bei der Herstellung von Tafelwasser oder sogenannter alkalischer Wässer, die im Rahmen einer Säure-Basendiät weltweit an Attraktivität gewinnen. Beim EDI-Verfahren werden die Inhaltsstoffe des Rohwassers über ein Austauscherharzsystem und ionenselektive Membranen auf einen Wert kleiner 0,1 mg/l abgetrennt.
Dirk Scheu fasst die Vorteile zusammen: „Bisher war die geforderte Wasserreinheit nur mit zwei hintereinander geschalteten Umkehrosmosen zu erreichen. Diese zweite Stufe fällt durch die Elektrodeionisierung jetzt weg. Das bedeutet einen geringeren Stromverbrauch, es fehlt ja eine Hochdruckpumpe.”
Gleichzeitig reduziert sich der Verbrauch von Antiscalant sowie der Chemikalien zur Einstellung des basischen Wasser-pHs. Die teuren Reinstsalze sind ebenfalls exakter zu dosieren, was diesen Kostenblock senkt. Nicht zuletzt lässt sich die zur kontinuierlichen Regeneration notwendige Gleichspannung ideal mit Photovoltaik erzeugen, wodurch eine klimaneutrale 24/7-Reinstwasserstufe möglich wird.
1 = Ultrafiltration
2 = Aktivkohle Filter
3 = Umkehrosmose
4 = EDI (Elektro-Entionisierung)
5 = Mineralien Präparation und Zugabe
6 = Ozonisierung und Verteilung
© Krones AG
Die aktuelle Wasseraufbereitung ist also so vielschichtig wie wahrscheinlich nie zuvor. Und mit den kommenden Herausforderungen wird sie sicherlich noch komplexer werden. Auf der drinktec 2021 können Sie die neuesten Forschungsergebnisse und Ansätze für Wassermanagement und Frischwasseraufbereitung hautnah erleben. Auch alle anderen relevanten Facetten der Ressource Wasser werden der internationalen Brau-, Getränke- und Liquid-Food-Industrie vom 12. bis 16. September 2022 auf der Weltleitmesse drinktec aus erster Hand vorgestellt. Sie möchten Ihre Innovation ebenfalls präsentieren? Dann seien Sie auf der nächsten drinktec mit dabei.
