Aan water is er geen gebrek op deze planeet, wel aan een economisch rendabele methode om zeewater drinkbaar te maken. Ontziltingsfabrieken maken gebruik van membraantechnologie, waarbij het water onder hoge druk door uiterst fijnmazige vliezen wordt gestuwd om zout en andere deeltjes te filteren. Een duur en energieverslindend systeem. Zit er desondanks toekomstmuziek in?

Experts schatten dat we over dertig jaar zeventig procent meer voedsel nodig zullen hebben. Dat betekent dat de behoefte aan water sterk zal toenemen. De drinkwater­voorziening staat wereldwijd onder druk. Daarom is de diversifiëring van waterbronnen noodzakelijk, bijvoorbeeld door het ontzilten van zeewater.

Maar een duurzame technologie ontwikkelen om deze schier onuitputtelijke bron te ontsluiten, blijkt geen lachertje te zijn. Systemen die energiezuinig zout en brak water ontzilten vergen nog heel wat onderzoek, aldus bioingenieurs Marjolein Vanoppen en Arnout D’Haese (UGent), die zich toeleggen op industriële en circulaire watertechnologie.

Het waterprobleem

“Zoet water maakt maar drie procent uit van al het water op deze planeet. Bovendien is het grotendeels onbereikbaar omdat het vastzit in bevroren poolkappen en permafrost. Tot overmaat van ramp springen we allerminst zuinig om met de beschikbare voorraad. Elke dag verbruiken jij en ik gemiddeld ongeveer 100 liter leidingwater, onder andere om te koken, (ons) te wassen en het toilet door te spoelen”, legt Vanoppen uit.

“Maar als we alle producten die we gebruiken in rekening brengen, dan bedraagt ons dagelijkse waterverbruik maar liefst 7.400 liter per persoon. Voor de productie van voedingswaren, kleding en gebruiksvoorwerpen is een grote hoeveelheid water nodig. Daarvan slorpt voeding drie vierde op. Zo is voor de biefstuk op je bord bijna 4.000 liter water gebruikt, voor een brood 600 liter en voor een gewoon pintje 75 liter”, zegt Vanoppen.

Van het beschikbare zoet water vloeit zeventig procent naar de landbouw. Ondertussen blijft de wereldbevolking toenemen. Elke dag komen er bijna 230.000 mensen bij. In 2050 lopen we met ongeveer 9 miljard mensen rond op aarde, een kwart meer dan vandaag. Daar komt nog bij dat de levensstandaard wereldwijd blijft stijgen. Vanoppen schat dat we over dertig jaar zeventig procent meer voedsel nodig zullen hebben. Dat betekent dat de behoefte aan water sterk zal toenemen.

Omgekeerde osmose

In ons land wordt de helft van het drinkwater opgepompt uit de grond. De rest komt van oppervlaktewater zoals rivieren en kanalen. Bij langdurige droogte, een desastreus fenomeen, dat ten gevolge van de klimaatverandering alleen maar frequenter wordt, komt onze watervoor­raad in het gedrang.

Om die schaarste te verhelpen zouden we een voorbeeld kunnen nemen aan bepaalde landen in het Midden Oosten. Omdat daar weinig oppervlaktewater is, wordt zeewater gedistilleerd om er zout aan te onttrek­ken. Daarbij kookt men het water onder hoge druk, zodat zouten en het verdampte water van elkaar worden gescheiden. Na condensatie van de waterdamp is het ontzilte zeewater perfect drink­baar. Alleen kost die techniek hopen energie.

Om duizend liter drinkwater te produceren, zo rekent Vanoppen voor, heb je tweeduizend liter zeewater nodig. Het energieverbruik loopt daarbij op tot 15 tot 30 kilowattuur. Dat is niet gering als je weet dat een Belgisch gezin met twee volwassenen en twee kinderen 9 à 10 kilowattuur elektriciteit per dag verbruikt. Er bestaat gelukkig een oplossing die energie-­ef­ficiënter is: membraantechnologie, gebaseerd op omgekeerde osmose. ‘Dat is volgens mij de ontzil­tingsmethode met het meeste toekomstpotenti­eel’, oordeelt Arnout D’Haese. “Momenteel heeft deze technologie een marktaandeel van zeventig procent. De reden is eenvoudig: ze verbruikt het minste energie.”

Hoe werkt die technologie?

Osmose is een proces op basis van diffusie, een basisprincipe in de fysica waarbij een toe­stand van onevenwicht zo veel mogelijk evolueert naar een toestand van evenwicht. Neem nu verschillen in de concentratie of de sterkte van een oplossing. Deeltjes van plaatsen met een hoge concentratie zullen zich spontaan verplaatsen naar plaat­sen met een lage concentratie tot de sterkte van de oplossing overal dezelfde is. Stel dat er zich in een U­-vor­mige buis aan de ene kant zeewater en aan de andere kant leidingwater bevindt. Onderaan worden zout en zoet water van elkaar gescheiden door een halfdoorlatende wand – het membraan.

Dat fijnmazige vlies laat opgeloste stoffen niet door, maar vloeistof wel. Een gedeelte van het leidingwater stroomt door het membraan naar het zeewater en vermengt zich ermee. Uiteindelijk zal er in het water in beide delen van de buis dezelfde hoeveelheid zout zitten.

“Bij omgekeerde osmose wordt een concentratieverschil gecreëerd”, legt D’Haese uit. “Door er hoge druk op uit te oefenen wordt het zeewater door het membraan gestuwd, terwijl het zout wordt tegengehouden. Zo kun je van duizend liter zeewa­ter vijfhonderd liter drinkwater maken. Daarvoor heb je wel gro­te, krachtige pompen nodig die een druk van zestig bar kunnen ontwikkelen.”

Origineel gepubliceerd op 20/01/2021. Bewerkt door Jeremy Van der Haegen op 15/02/2021.