Land Ägypten: Nutzung von Salzwasser zur künstlichen Grundwasseranreicherung (SaltUse)
Einleitung
Die Auswirkungen des Klimawandels sind im Einzugsgebiet der Spree bereits in Form eines Temperaturanstiegs und erhöhter Evapotranspirationsraten sichtbar. Dadurch erhöht sich weiter der Druck auf die bereits angespannten lokalen Grundwasserressourcen (Wasserstress). Zusätzlich werden die oberflächennahen Grundwasservorkommen durch das Eindringen von Salzwasser aus tieferen Grundwasserschichten an mehreren Stellen im untersuchten Einzugsgebiet beeinträchtigt (Abbildung 1). In Brandenburg befinden sich 18 von 59 Grundwasserkörpern in einem schlechten chemischen Zustand, davon sind einige Wasserkörper teilweise durch den Bergbau verunreinigt.
Eine Methode zur Abschwächung der Auswirkungen von Wasserstress und Salzwasserintrusion in diesem Gebiet ist die künstliche Grundwasseranreicherung.
Ziele
- Verbesserung der Grundwasserqualität und -quantität im Einzugsgebiet der Spree in Brandenburg.
- Abschwächung der Auswirkungen von Wasserstress und Dürreperioden durch künstliche Anreicherung von entsalztem Grundwasser.
- Untersuchung der Verteilung der Salzwasserintrusionen.
- Bewertung von Entsalzungstechniken für Grundwasser aus tiefen Grundwasserleitern
- Bewertung von Techniken zur Entsorgung von Salzlake und deren Umweltauswirkungen.
- Entwicklung eines automatischen Überwachungssystems für tiefe Aquifersysteme in Brandenburg.
© Ahmed Abdelrahman
Abbildung 1. Einzugsgebiet der Spree in Brandenburg.
© Ahmed Abdelrahman
Abbildung 2. Konzept des Projekts.
Methoden
Dieses Projekt untersucht folgenden Ansatz: salzhaltiges Wasser soll aus tiefen Grundwasserschichten gewonnen werden, dann durch einen Entsalzungsprozess laufen, um anschließend das aufbereitete entsalzte Wasser wieder in den flachen Grundwasserleiter zu injizieren, um die lokalen Grundwasserressourcen aufzufüllen (Abbildung 2). Die dabei entstehende Salzlake soll entweder in eine Kläranlage geleitet oder in eine tiefe Grundwasserschicht eingeleitet werden, die durch eine dicke Tonschicht mit geringer Durchlässigkeit nach oben begrenzt ist.
Es werden mehrere Modellierungstechniken angewandt, um (1) die möglichen Wassermengen zu ermitteln, die entnommen und wieder aufgefüllt werden können (Grundwasserströmungsmodell), (2) Bodeneinbrüche oder zusätzlichen Speicherraum zu ermitteln (dichtegetriebenes Modell) und (3) die Auswirkungen von Mineralausscheidungen/Lösungen zu bewerten, die eine Änderung der Porosität und der Fließgeschwindigkeit bewirken (geochemisches Modell).
Die größten Kosten entstehen bei der Entsalzung. Daher werden Optimierungsmaßnahmen untersucht, um die Entsalzungskosten zu minimieren, indem bspw. das entsalzte Wasser mit Regenwasser gemischt wird. Darüber hinaus kann Umkehrosmose mit Hybridsystemen wie Solar- und Wärmeenergie genutzt werden, um den Energieverbrauch zu senken.