Wassergewinnung

Flusswasser

Flusswasser ist Verunreinigung am stärksten ausgesetzt und deshalb für Trinkwasserversorgung am wenigsten geeignet. Nur wenn kein anderes Wasser verfügbar ist, sollte auf Flusswasser zurückgegriffen werden.

Flusswasser wird auf Grund seiner starken Qualitätsschwankungen vorwiegend für die Betriebswasserversorgung verwendet. Die Wasserqualität ist oft nicht ausreichend für eine wirtschaftliche Nutzung zur Wasserversorgung, bzw. nur nach aufwändiger Aufbereitung. Um Wasser mit geringem Schwebstoffgehalt und besserer Qualität zu gewinnen, sowie einen besseren Temperaturverlauf zu erzielen und die Aufbereitung des Wassers einfacher auszulegen, versucht man, soweit es die geologischen Formationen gestatten, Uferfiltrat zu erschließen.

Seewasser

Zur Seewassergewinnung eignen sich vorwiegend nährstoffarme, tiefe Seen mit ausreichendem Zulauf. Im Gegensatz zu flachen Seen schaffen Seen ab etwa 40 m Tiefe einen ähnlichen Temperaturausgleich wie das Grundwasser. Die Wasserqualität hängt im Wesentlichen von der Zufuhr von Verunreinigungen aus den Zuflüssen des Einzugsgebietes und den Uferbereichen, sowie der Nutzung des Sees (z. B. Freizeit und Erholung) ab. Gewinnbar ist allgemein nur der mittlere jährliche Zulauf, abzüglich der Verluste, während das Volumen des Sees ausgleichend wirkt.

Talsperrenwasser

Talsperrenbecken entstehen durch künstliche Sperrung von Tälern. Sie können große Trink- und Brauchwasserreserven aufnehmen und dabei gleichzeitig als Rückhaltebecken zur Regulierung der Abflussschwankungen von Flüssen sowie als Wasserspeicher für Wasserkraftanlagen dienen (Mehrzweck-Talsperren). Der Wasserspiegel im Reservoir einer Talsperre schwankt meistens erheblich je nach Entnahme des Wassers für die vorgesehene Nutzung. Der wechselnde Wasserstand in den Talsperren unterscheidet diese künstlichen Seen wesentlich von den natürlichen Seen, die im Allgemeinen geringe Wasserspiegelschwankungen aufweisen. Im Wesentlichen wird die Wasserqualität, so wie bei natürlichen Seen, durch die Qualität der Zuflüsse aus dem Einzugsgebiet bestimmt.

Meerwasser

Der Hauptanteil aller Niederschläge entsteht durch Verdunstung über den Weltmeeren, die somit von maßgeblicher Bedeutung für die Wasserwirtschaft sind. Die Bemühungen, Meerwasser zu entsalzen, haben bereits in der Antike eingesetzt. Jedoch ist in den letzten 40 Jahren für viele Länder, besonders in den ariden und semiariden Gebieten der Erde die Frage der Gewinnung von Trink- und Betriebswasser immer dringlicher geworden. Zwar stehen ausgereifte Konstruktionen für Entsalzungsanlagen zur Verfügung, wobei die Entwicklung zu noch leistungsfähigeren Anlagen geht. Dabei ist noch nicht abzusehen, ob ein z. Zt. noch unwirtschaftliches Verfahren später durch seine Weiterentwicklung durchaus attraktiv werden kann.

Kondensation

Luftfeuchtigkeit wird zur Wassergewinnung genutzt in Gegenden, in denen sich morgendlicher Nebel üblicherweise durch Luftbewegungen und Sonneneinstrahlung auflöst. Dies ist in bestimmten Regionen wie Friesland in Tauteichen möglich. Anderswo wird Kondenswasser an aufgestellten Netzen erzeugt und gesammelt. In einer solchen Anlage werden in Chungungo (Chile) etwa 12.000 Liter Trinkwasser pro Tag gewonnen.^[5] Es gibt wissenschaftliche Forschungsarbeiten, welche die Technik des Nebeltrinker-Käfers für die Wassergewinnung nützen.^[6][7]

Wassergewinnung mittels metallorganischer Gerüstverbindungen

Ein neuer Ansatz zur atmosphärischen Wassergewinnung nutzt metallorganische Gerüstverbindungen (Metal–Organic Frameworks, MOFs).^[8][9] Diese hochporösen Feststoffe bestehen aus Metallionen, die über organische Liganden zu dreidimensionalen Gerüststrukturen verknüpft sind.^[10] Aufgrund ihrer sehr großen inneren Oberfläche und der chemisch einstellbaren Porengröße können bestimmte MOFs Wassermoleküle bereits bei sehr niedriger relativer Luftfeuchtigkeit adsorbieren, teilweise unterhalb von 20 %.

Die Wassergewinnung erfolgt in einem zweistufigen Zyklus. In der Adsorptionsphase binden die MOFs während der kühleren Nachtstunden Wasserdampf aus der Umgebungsluft. In der anschließenden Desorptionsphase wird das Material durch Sonnenwärme oder geringe externe Energiezufuhr auf etwa 45 °C erwärmt, wodurch das gespeicherte Wasser wieder freigesetzt wird. Der entstehende Wasserdampf kondensiert in einem geschlossenen System zu flüssigem Wasser. Da die benötigten Temperaturen deutlich unter denen klassischer Adsorbentien wie Zeolithen liegen, kann der Prozess weitgehend energieautark betrieben werden.

MOF‑basierte Wasserernter wurden seit 2017 in ariden Regionen wie dem Death Valley erfolgreich getestet.^[11][12] Moderne Systeme erreichen deutlich höhere Erträge als frühe Prototypen und können über viele hundert bis tausend Zyklen betrieben werden, ohne dass die Adsorptionskapazität wesentlich abnimmt. Die Technologie gilt als potenziell geeignet für die dezentrale Trinkwasserversorgung in Gebieten mit sehr niedriger Luftfeuchtigkeit, in denen herkömmliche Kondensations- oder Nebelfangsysteme nicht effizient arbeiten.^[13]

Siehe auch Luftbrunnen und Nebelkondensation.

Oberflächenwasser

Die Gewinnung von Oberflächenwasser erfolgt in der Regel durch Pump- oder Schöpfwerke. Bei Talsperren sind es oftmals spezielle Auslässe im Sperrbauwerk, die eine Entnahme auch aus tieferen Wasserschichten erlauben.

Grundwasser

Grundwasser wird überwiegend aus Brunnen gewonnen oder es werden natürliche Quellen genutzt.

Sickerwasser

Da sich in den Bergen aufgrund von wasserundurchlässigen Schichten oft Sickerwasser über dem eigentlichen Grundwasser sammelt (Speicher von Sickerwasser werden Schichtenwasser genannt), baute man schon früh in den Hochebenen des antiken Iran Stollen und Schächte um versickerndes Niederschlagswasser aufzufangen. Diese Technik wird Qanat genannt.

Niederschlagswasser

Zur Gewinnung von Niederschlagswasser werden künstliche oder natürliche Becken genutzt, z. B. Zisternen, Regentonnen oder ähnliches. Für unorthodoxe Wassergewinnungsverfahren werden auch speziellere Methoden wie z. B. Netze eingesetzt.