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Technik

Wassermacher

Johannes Erdmann am 25.10.2020

Wasser satt: Süßwasser im Überfluss ist in salziger Umgebung ein echter Luxus – den man sich an Bord holen kann. Welche Watermaker-Systeme es gibt und was man bei der Installation beachten sollte

Vor etwa zwei Jahrzehnten waren Watermaker noch ein Luxus, den sich nur wenige Bootsbesitzer leisten konnten. Die Systeme galten als Stromfresser und als sehr anfällig. Heute hin­gegen sind viele Yachten vor allem im Mittelmeer mit Wassermachern ausgerüstet. Die Systeme sind günstig und verlässlich geworden – und die Ansprüche sind gestiegen. Was gibt es Schöneres, als in sal­ziger Umgebung reichlich Süßwasser zur Verfügung zu haben? Und außerdem, so rechnen viele Eigner bei der Anschaffung eines Watermakers, spart das System ja Geld, denn das Süßwasser am Dock ist in süd­lichen Gefilden häufig teuer.

Die Anschaffung eines Watermakers als wirtschaftlichen Vorteil aufzufassen, ist allerdings eine Milchmädchenrechnung, denn für den Preis eines Produkts der Mittelklasse (gut 6000 Euro) ließen sich selbst in der Karibik bei Wasserkosten von etwa zehn Cent/Liter ganze 60 000 Liter Wasser bunkern. Bei einem durchschnittlichen Boot wären das etwa 150 Tankfüllungen. Unumstrittener Vorteil dagegen: Der Watermaker schafft Unabhängigkeit und den Luxus, nicht ständig bei der Routen­planung auf den Füllstand des Wassertanks schauen zu müssen.

Funktionsweise

Das Prinzip ist bei allen Wassermachern ähnlich: Wasser aus dem Ozean wird über ein Seeventil angesaugt und durchläuft mehrere stets feiner werdende Vorfiltersysteme. Zunächst einen Grobfilter, der größere Schwebeteile, Seegras und sonstige Partikel aus­filtert, damit sie nicht in die Pumpe gelangen. Anschließend einen Sedimentfilter mit fünf Mikrometern. Manche Eigner setzen vor den Filter auch noch einen gröberen Filter mit 20 Mikrometern, damit sich der feinere Filter nicht zu schnell zusetzt. Nach erfolgter Vorfil­te­rung wird das Seewasser dann über eine Hochdruckpumpe in eine Membran gedrückt, die das Salz nach dem Prinzip der Umkehrosmose aus dem Wasser filtert.

Die Osmose selbst ist aus dem Biologie­unterricht und aus dem Bootsbau bekannt, sie beschreibt den gerichteten Fluss molekularer Teilchen durch eine meist semipermeable Membran. Osmose ist in der Natur wichtig für die Regulation des Wasserhaushalts von Lebewesen und deren Zellen. Für die Entsalzung von Seewasser ist folgendes chemisches Gesetz ausschlag­gebend: Befinden sich in einem Behältnis zwei gleiche Flüssigkeiten, etwa beide reines Wasser, getrennt von einer Membran, dann ist der osmotische Druck auf die Membran von beiden Seiten gleich. Befindet sich auf der einen Seite bei gleichem Füllstand jedoch Salzwasser, dann übt das reine Wasser einen höheren osmotischen Druck auf die Membran aus. Denn da sich auf der Seite mit Salzwasser nicht nur Wasser-, sondern auch Salzmoleküle befinden, will das reine Wasser den Nachteil an Wassermolekülen ausgleichen. Mit der Zeit steigt der Pegel auf der Seite mit Salzwasser, während das reine Wasser optisch immer weniger wird. Es wirkt, als würde das Süßwasser in das Salzwasser fließen.

In Wirklichkeit gleichen sich die Mengen an Wassermolekülen jedoch auf beiden Seiten der Membran an, bis die Zahl beiderseits gleich ist. Da die Salzmoleküle für die Poren der halbdurchlässigen Membran zu groß sind, verbleiben sie weiterhin auf der Salzwasserseite, und der Pegel ist dort höher. Beim Testen des Salzgehalts lässt sich tatsächlich feststellen, dass das Salzwasser durch das reine Wasser verdünnt wurde.

Osmose befördert im Versuch also reines Wasser in eine Salzlösung, hält aber das Salz zurück. Zur Entsalzung von Seewasser wird das Verfahren deshalb umgedreht genutzt, als Umkehrosmose. Hierfür wird das Salz­wasser auf der einen Seite der Membran einem Druck ausgesetzt, der höher ist als der Druck, der durch das osmotische Bestreben nach Konzentrationsausgleich entsteht. Dadurch können die Moleküle des Lösungsmittels gegen ihre übliche osmotische Ausbreitungsrichtung wandern. Die Wasser­moleküle werden durch die Poren der Membran auf die andere Seite gedrückt und abgeführt, während das Salz zurückbleibt.

Die Membranfolie für das Prinzip der Entsalzungsmembranen, die heute zur Anwendung kommt, wurde in den frühen Sechzigerjahren ent­wickelt. Im Kern der runden Membran befindet sich ein stabiles Wasserrohr mit vielen Poren, über das das entsalzte Wasser abgeführt wird. Von diesem Rohr ausgehend ist eine Membran (etwa zwei Quadratmeter Fläche) spiral­förmig nach außen gewickelt. Die Membran befindet sich in einer stabilen Röhre, die dem Druck standhält, der nötig ist, um das Salzwasser entgegen dem osmotischen Druck durch die Membran zu pressen. Das Salzwasser wird außen entlang der Membran durch die Röhre gedrückt. Die Wassermoleküle bewegen sich durch die Membran in die zentrale Röhre und werden abgeführt, während Salzmoleküle und Verunreinigungen auf der Außenseite der Membran bleiben.

Damit sich die Poren der Membran jedoch nicht mit der Zeit zusetzen oder aus­gefilterte Kleinstlebewesen (die die Vor­filter passieren konnten) darauf verwesen, wird ein Großteil des Salzwassers aus der Membran hinaus zurück ins Meer geleitet und genutzt, um diese Verunreinigungen abzuführen. Allein die Wassermoleküle gelangen durch die Membran. Auch Schmutz, Bakterien (E. coli) und sonstige Verunreinigungen werden ausgefiltert, denn die Poren in der Membran haben nur einen Durchmesser von annähernd 0,0005 Mikrometern, sodass Bakterien (0,2 bis 1 Mikrometer) und Viren (0,02 bis 0,2 Mi­krometer) nicht durchpassen. Einzig Öl (beim Betrieb im Hafen) ist schädlich für den Watermaker, weil es die Poren zusetzt.

Noch mehr Informationen? Den Artikel "Wasser satt" mit technischen Daten, Installationsschema und Detailbildern finden Sie in BOOTE-Ausgabe 11/2020 seit dem 21.10.2020 am Kiosk oder online im Delius Klasing-Shop.

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Johannes Erdmann am 25.10.2020
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