LUFTBRUNNEN 2018-06-11T12:52:56+00:00

NOT

Die WHO (World Health Organization) zeichnet im Fact Sheet „Water“ vom Juni 2015 ein klares und erschreckendes Bild der aktuellen und vor allem der zukünftigen Lage der globalen Trinkwasserversorgung: Momentan haben rund 1,8 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, was seit dem UNO-Beschluss 2010 zu den Menschenrechten zählt. Bis ins Jahr 2025 werden, bedingt durch den Klimawandel, dem zunehmenden industriellen und landwirtschaftlichen Bedarf, dem Bevölkerungswachstum und der Urbanisierung, 50 % der Weltbevölkerung in wasserarmen Gebieten leben. Dadurch wird ein Drittel der Weltbevölkerung (dann rund 2,7 Milliarden Menschen) ohne Zugang zu sauberem Trinkwasser sein, was zu Konflikten, vermehrter Krankheitsausbreitung und Flüchtlingsströmen führen wird.

Die Wassernot tritt dabei durch verschiedene Gesichter zum Vorschein. Als Beispiel eines wiederkehrenden Ereignisses sei die Erdbebenkatastrophe in Nepal vom vergangenen April und Mai genannt. Aufgrund zerstörter Infrastruktur trat ein akuter Mangel an Trinkwasser auf, wodurch lokal schmutziges Wasser konsumiert und sauberes Wasser teuer eingeflogen wurde.
Zurzeit sind weltweit so viele Menschen auf der Flucht wie seit dem zweiten Weltkrieg nicht mehr. Als Beispiel sei das weltweit zweitgrösste Flüchtlingslager in Jordanien genannt, in welchem die Ressourcen strapaziert und sauberes Wasser zu einer teuren Mangelware geworden ist.
Klimatische Veränderungen und von Menschenhand erzwungene Übernutzung oder Verschmutzung von Süsswasserquellen lassen vielerorts fruchtbares Land versteppen, führen zum Austrocknen von Flüssen und Seen und enden z.T. im vollständigen Verschwinden von Lebensräumen. Schockierend zeigen sich beispielsweise der Colorado-River in seinem mexikanischen Mündungsgebiet oder der Aralsee an der kasachisch-usbekischen Grenze. Der UN-Klimabericht 2014 sagt für die kommenden zehn Jahre einen Wassermangel für alle Kontinente inkl. Europas Süden voraus.
WHO Bericht „Water“
UNO Klimabericht
UNO Entwicklungsziele

ATMOSPHÄRE

Die Atmosphäre (die uns umgebende Luft) enthält rund 13 Billiarden (eine Billiarde ist eine Zahl mit 15 Nullen) Liter Wasser, was über sechs Mal mehr Wasser ist, als alle Flüsse der Erde gemeinsam führen. Somit ist die Atmosphäre eines der grössten Süsswasserreservoire unserer Erde. Dazu ist sie auch das sich am schnellsten regenerierende Wasserreservoir, denn die Atmosphäre setzt ihren Wassergehalt in nur neun Tagen einmal komplett um. Damit ist sie eine erneuerbare Ressource und kann bedenkenlos nachhaltig genutzt werden. Dieses Wasserreservoir steht weltweit umsonst zur Verfügung und kann durch unseren Luftbrunnen angezapft und zur Trinkwassergewinnung nutzbar gemacht werden.

Wasserkreislauf
Der Globale Wasserkreislauf: Wasserreservoire (blaue Zahlen) in 1‘000 km^3 Wasser, Wasserflüsse (schwarze Zahlen) in 1‘000 km^3 Wasser pro Jahr;

Quelle: http://bildungsserver.hamburg.de/wasserressourcen-nav/2182190/wasserkreislauf-global

Die Grafik veranschaulicht den durch die Sonne getriebenen Wasserkreislauf der Erde zwischen Meer, Land und Atmosphäre. Je nach Quelle unterscheiden sich sowohl die Grössen der Wasserreservoire als auch die der Wasserflüsse markant. In den Grössenordnungen sind sich die verschiedenen Quellen jedoch einig, erst recht im Hinblick auf den Wassergehalt der Atmosphäre und der Flüsse, da sich diese im Gegensatz zum Grundwasser und Eis relativ einfach bemessen lassen.

Aus dem riesigen Wasserreservoir Atmosphäre entnehmen wir verhältnismässig geringe Wassermengen. Dabei wird das gewonnene Wasser dem Kreislauf nicht entzogen – es macht lediglich einen kurzen Umweg durch den menschlichen Organismus und wird dann durch Verdunstung grösstenteils wieder an die Atmosphäre zurückgegeben. Durch den Luftbrunnen wird im Prinzip nur ein zusätzliches Kettenglied im geschlossenen Wasserkreislauf durch Zwischennutzung der Luftfeuchtigkeit eingeführt.
Warme Luft kann viel mehr Wasser aufnehmen als kalte Luft. So enthält z.B. repräsentative Wüstenluft von 40 °C und 30 % relativer Luftfeuchtigkeit mehr Wasser als Luft an einem kühlen Abend von 20 °C und 80 % Luftfeuchtigkeit in Mitteleuropa. In der Schweiz würde kaum jemand die Umgebungsluft als trocken bezeichnen; mit 6.8 g/m3 (Brugg, AG) enthält sie im Jahresmittel jedoch weniger Wasser als beispielsweise in Marrakech im Wüstenstaat Marokko mit 9.7 g/m3.

LUFTBRUNNEN

Ein Luftbrunnen erschliesst die Atmosphäre als Süsswasserreservoir und lässt Trinkwasser fliessen. Dabei ist er im Grundsatz nichts anderes als ein Raumluftentfeuchter, wenn auch etwas anders ausgeführt. AquAero hat sich zum Innovationsziel gesetzt, die beiden ambitionierten Ziele einer grossen Wasserproduktivität und einer hohen Energieeffizienz in einem Produkt zu vereinen. Damit zeichnet sich der Luftbrunnen von AquAero dadurch aus, kostengünstig grosse Mengen Wasser aus der Luft zu gewinnen und dies fast unabhängig seiner geografischen Lage selbst in Trockengebieten. Dabei ist er für den mobilen Gebrauch in einen 12 m-Standardcontainer verbaut und wird, in Abhängigkeit der klimatischen Randbedingungen, täglich zwischen 5‘000 und 10‘000 Liter Wasser produzieren.

Farbloses Silikagel ist chemisch gesehen nichts anderes als Glas und als lebensmittelecht zertifiziert. Der Unterschied zum herkömmlichen Glas besteht lediglich in der mikroskopischen Struktur, die beim Silikagel amorph ist. Nutzbringende Materialeigenschaft von Silikagel ist die hygroskopische Oberfläche, auf welcher Wassermoleküle durch ihre Polarität haften bleiben. Durch den hochporösen Aufbau erlangt Silikagel eine riesige innere Oberfläche von 600 – 800 m2/g, wodurch die Wasseraufnahmefähigkeit spürbar zum Tragen kommt: Beim verwendeten Silikagel können bis zu 40 Liter Wasser in 100 kg Silikagel aufgenommen und durch Erwärmung wieder abgegeben werden. Luftbrunnen-bezogen lässt sich das Material mehr als zehn Jahre zyklisch verwenden.

Es stellt sich hier die Frage, ob bei schadstoffbelasteter Luft giftiges Wasser produziert wird:
Kommt Silikagel mit schadstoffbelasteter Luft in Berührung, so strömen schwebende mikro- und makroskopische Partikel (Feinstaub) am Silikagel vorbei, da sie durch ihre nicht polare Oberfläche am Silikagel nicht haften können und durch ihre Partikelgrösse nicht in die Poren eindringen können. Weitere Gasmoleküle wie z.B. organische Stoffe (VOCs) könnten zwar aufgenommen werden, deren Menge ist in atmosphärischer Luft jedoch verschwindend klein und bleibt damit auch im entnommenen Wasser weit unter dem erkennbaren und erst recht unter dem kritischen Wert, zumal sie sich aus dem verflüssigten Wasser erneut verflüchtigen.

AquAero fokussiert primär die Entwicklung der Luftbrunnen-Technologie. Woher die Energie zum Betrieb der Anlage kommt, ist dabei dem Kunden überlassen und frei wählbar. Für den mobilen Betrieb dürfte ein Dieselaggregat vorzuziehen sein, für stationäre Anlagen hingegen soll standardmässig eine Ausführung basierend auf Solarstrom und -wärme angeboten werden.
Das Produkt des Luftbrunnens ist destilliertes Wasser, sofern keine weiteren Bemühungen zur Wasseraufbereitung unternommen werden. Hier drängt sich die Frage auf, inwiefern dies schädlich für den menschlichen Körper ist. Es stimmt zwar, dass Zellen bei direktem Kontakt mit destilliertem Wasser aufgrund der Osmose platzen können. Da das Wasser jedoch über unser Verdauungssystem ins Blut und erst dann zu den Zellen gelangt, nimmt es während der Verdauung Mineralien und Nährstoffe aus der Nahrung auf und verliert dabei seinen destillierten Charakter. Damit kommen unsere Zellen nie in Berührung mit dem destillierten Wasser selbst. In einigen Regionen der Erde, z.B. in Südostasien, wird destilliertes Wasser sogar als besonders reines Wasser bevorzugt getrunken. Voraussetzung dafür ist jedoch eine ausgewogene Ernährung. Kann dies nicht gewährleistet werden, hat der ausschliessliche Konsum von destilliertem Wasser eine Verarmung der Elektrolyten im Körper zur Konsequenz. Aus diesem Grund ist eine mineralisierende Aufbereitung des Wassers aus dem Luftbrunnen geplant. Dies kann auch als Chance gesehen werden, um in Regionen mit spezifischen Mangelerscheinungen – bedingt z.B. durch einseitige Ernährung – mit Beigabe ausgewählter Mineralien und/oder anderen lebenswichtigen Stoffen die Nahrung der Menschen zu ergänzen, so wie dies in unseren Breitengraden bereits mit dem Jodieren von Salz praktiziert wird.
Die Wassergewinnung erfolgt in zwei Teilprozessen. Im ersten Schritt, der sog. Adsorption, wird Luft durch eine Silikagel-Schüttung gezogen, wobei die Wassermoleküle vom Silikagel aufgenommen werden. Ist das Silikagel mit Wasser gesättigt, wird das gebundene Wasser durch anschliessende Erwärmung, der sog. Desorption oder Regeneration, aus dem Silikagel ausgetrieben und kondensiert, wodurch flüssiges Wasser resultiert. Wärmerückgewinnung sorgt dabei für Ressourcen- und Energieeffizienz.