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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Wassergewinnung aus einem Gasgemisch mittels einer Absorptionseinheit in Kombination mit einer thermischen Wassergewinnungsanlage.
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In einigen Regionen der Welt ist bereits heute zu wenig Trinkwasser vorhanden. Dieses Problem wird in den kommenden Jahren deutlich wachsen. Gründe dafür stellen einerseits der Klimawandel andererseits das Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstums dar. Bis zum Jahr 2020 wird der Wasserbedarf voraussichtlichen um 40% steigen.
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Eine Möglichkeit in Küstennähe Trink- und Brauchwasser zu erzeugen, liegt in der Entsalzung von Meerwasser. Meist wird das Trink- und Brauchwasser aus dem Meerwasser mittels Umkehrosmose erzeugt. Allerdings erzeugt diese Technologie große Mengen salzreichen Konzentrats als Abfall. Das Entsorgen dieses salzreichen Konzentrats erfolgt häufig durch Einleiten ins Meer, wo es große Umweltschäden verursacht.
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Eine mögliche Alternative zur Wassergewinnung aus dem Meer, insbesondere zur Trinkwassergewinnung, liegt in der Gewinnung von Wasser aus der Luft.
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Das Gewinnen von Trinkwasser aus Luft kann über unterschiedliche Techniken erfolgen. Die gegenwärtig am häufigsten verwendete Technologie ist die Kühlung des feuchten Gasgemisches an einer Oberfläche bis unterhalb des Wassertaupunktes mittels einer elektrisch betriebenen Kältemaschine. Diese Technologie weist allerdings nachteilig einen hohen Stromverbrauch auf, da der Wassergehalt der Luft bei Umgebungstemperatur sehr gering ist und ein Teil der Kühlenergie benötigt wird, um den Trägerstrom Luft zu kühlen.
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Eine weitere Möglichkeit Wasser aus Luft zu gewinnen stellt die Verwendung von Trocknungsmitteln dar. Als Trocknungsmittel können flüssige oder feste Komponenten dienen. Das Trocknungsmittel wird dann über Ab- oder Adsorption mit Wasser beladen. Das beladene Trocknungsmittel, also das Ab- oder Adsorbent, kann anschließend unter Zufuhr von Energie regeneriert werden. Allerdings liegen die kommerziellen Verfahren zur Wassergewinnung aus Luft bezüglich des spezifischen Stromverbrauchs mit ca. 500 kWhel/m3 produzierten Trinkwassers nachteilig noch zwei Größenordnungen über dem Energieverbrauch einer Meerwasser-Entsalzungsanlage (ca. 5 kWhel/m3).
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, welche die Wassergewinnung aus einem Gasgemisch energieeffizient ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Anordnung gemäß Anspruch 9 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wassergewinnung aus einem feuchten Gasgemisch mittels einer Absorptionseinheit in Kombination mit einer thermischen Wassergewinnungsanlage wird zunächst Wasser aus einem Gasgemisch in ein Absorptionsmittel in der Absorptionseinheit absorbiert. Anschließend wird das Wasser aus dem mit Wasser beladenen Absorptionsmittel in der thermische Wassergewinnungsanlage abgetrennt. Das mit Wasser beladene Absorptionsmittel wird dabei in der thermischen Wassergewinnungsanlage aufkonzentriert und damit regeneriert. Dabei herrschen in der thermischen Wassergewinnungsanlage Temperaturen von weniger als 100°C.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert in besonders energieeffizienter Weise die Wassergewinnung mittels eines Absorptionsmittels und die anschließende Regeneration über eine thermische Trennung. Die Temperaturen in der thermischen Wassergewinnungsanlage betragen weniger als 100°C und sind somit so niedrig, dass das thermische Trennverfahren äußerst energieeffizient durchgeführt werden kann und eine Vielzahl an möglichen Wärmequellen in Betracht gezogen werden können. Dies ermöglicht vorteilhaft, insbesondere in sonnigen Regionen, die Wärme dezentral über Solarthermie zu gewinnen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft möglich sowohl die thermische Trennung als auch die Absorption kontinuierlich oder diskontinuierlich zu betreiben. Dies kann insbesondere in Phasen von Trockenheit oder in Phasen von starker Sonneneinstrahlung günstig sein, wenn die Wärme für den thermischen Trennprozess aus der Sonnenenergie gewonnen wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung und Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren zur Wassergewinnung aus einem feuchten Gasgemisch folgende Schritte: Zunächst wird Wasser aus dem feuchten Gasgemisch von dem Absorptionsmittel in der Absorptionseinheit absorbiert. Das mit Wasser beladene Absorptionsmittel und ein Trägergas werden dann in einen Verdunster gegeben. Im Verdunster werden das beladene Absorptionsmittel und das Trägergas im Gegenstrom geführt, wobei sich das Trägergas in dem Verdunster erwärmt und eine erste Komponente aus dem mit Wasser beladenen Absorptionsmittel aufnimmt. Das mit der ersten Komponente beladene Trägergas wird in einen ersten Kondensator geführt, wo die erste Komponente aus dem Trägergas kondensiert.
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Der Druck in der thermischen Wassergewinnungsanlage beträgt insbesondere Umgebungsdruck, liegt also insbesondere in einem Bereich zwischen 0,5 bar und 1,7 bar. Vorteilhaft wird so eine Verdichtung des Trägergases oder des Absorptionsmittels vermieden, was das Verfahren energieeffizient macht.
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Eine Anordnung zur Wassergewinnung aus einem Gasgemisch mit einer Absorptionseinheit in Kombination mit einer thermischen Wassergewinnungsanlage umfasst wenigstens eine Absorptionseinheit zum Absorbieren von Wasser aus einem Gasgemisch in ein Absorptionsmittel. Weiterhin umfasst die Anordnung einen Verdunster zum Betrieb mit beladenem Absorptionsmittel und einem Trägergas, wobei der Verdunster ausgestaltet ist, das beladenen Absorptionsmittel und das Trägergas im Gegenstrom zu führen. Das Trägergas erwärmt sich in dem Verdunster und nimmt eine erste Komponente aus dem Absorptionsmittel mit auf. Das Absorptionsmittel wird regeneriert und kühlt ab. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Wassergewinnung umfasst weiterhin einen ersten Kondensator zum Kondensieren der ersten Komponente aus dem Trägergas.
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Das Führen des Trägergases und des beladenen Absorptionsmittels im Gegenstrom in dem Verdunster ermöglichen vorteilhaft das Abtrennen der ersten Komponente bei Temperaturen von weniger als 100°C, so dass vorteilhaft Wärmequellen verwendet werden können, die ansonsten keine oder eine niederwertige weitere Verwendung finden. Die Absorption und das thermische Trennverfahren im Verdunster werden daher in energieeffizienter Weise kombiniert, und ermöglichen vorteilhaft den energieeffizienten Einsatz der Wassergewinnung aus einem feuchten Gasgemisch mittels eines Absorptionsmittels.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ist die erste Komponente Wasser oder das Absorptionsmittel.
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Vorteilhaft wird beim Regenerierungsvorgang im Verdunster das Wasser verdunstet und vom Trägergas aufgenommen und dabei das Absorptionsmittel regeneriert. Somit kann eine hohe Qualität, das bedeutet eine hohe Reinheit, des Wassers sichergestellt werden. Es ist alternativ ebenso möglich, dass das Absorptionsmittel eine höhere Flüchtigkeit als Wasser aufweist. Insbesondere kann das Absorptionsmittel Ammoniumcarbonat sein, das hygroskopisch und bei Umgebungstemperaturen nicht flüchtig ist. Bei Temperaturen oberhalb von 60°C zerfällt Ammoniumkarbonat in Ammoniak und Kohlendioxid, wobei Ammoniak und Kohlendioxid in größeren Mengen in das Trägergas übergehen als Wasser. In diesem Fall erfolgt die Regenerierung, indem das beladene Absorptionsmittel in dem Verdunster vom Trägergas aufgenommen wird und Wasser zurückbleibt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird das regenerierte Absorptionsmittel in die Absorptionseinheit zurückgeführt. Vorteilhaft wird so der Verbrauch an Absorptionsmittel gering gehalten, was das Verfahren effizienter gestaltet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird das mit Wasser oder dem Absorptionsmittel beladene Trägergas in dem ersten Kondensator mittels des beladenen Absorptionsmittels als Kühlmittel abgekühlt. Vorteilhaft minimiert das die benötigte thermische Energie und verbessert somit die Energiebilanz des Verfahrens.
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In einer weiteren Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird als Gasgemisch feuchte Luft oder ein Abgas eingesetzt. Insbesondere in warmen wasserarmen Regionen sind die Temperaturen so hoch, dass das benötigte Trinkwasser aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann, da die warme Umgebungsluft deutlich mehr Wasser aufnehmen kann als kalte Luft.
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Es ist aber ebenso möglich Wasser aus Abgasen zu gewinnen. Insbesondere Abgase aus der Papier- oder Kraftwerksindustrie weisen einen hohen Feuchtegehalt auf. Weiterhin sind diese Abgase bereits auf höhere Temperaturen als Umgebungstemperatur erhitzt worden, so dass der Wassergehalt des Abgases deutlich über dem Wassergehalt der Umgebungsluft liegen kann. Ein Auskondensieren dieses Wassers aus Abgasen ist durch Abkühlen zwar möglich, nachteiligerweise umfasst das Wasser dann aber auch weitere kondensierte Komponenten, insbesondere Nitrate und Sulfate aus Stickoxiden und Schwefeloxiden. Wird allerdings Abgas mittels des Verfahrens der Absorption in Kombination mit dem Verdunster durchgeführt, so wird bei geeignter Wahl des Absorptionsmittels mehrheitlich oder ausschließlich Wasser absorbiert und eine weitere Aufarbeitung des nach dem Verdunster vorliegenden Wassers wird vorteilhaft vermieden oder vereinfacht.
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Auch das Wasser aus Umgebungsluft, welches mittels des konventionellen Verfahrens durch Abkühlen unter den Taupunkt gewonnen wurde, muss weitere Aufbereitungsschritte durchlaufen, damit es eine ausreichende Reinheit entsprechend kommerziell erhältlichem Wasser, insbesondere im Privathaushalt, erlangt. Dezentral, insbesondere in Privathaushalten, werden zur weiteren Aufreinigung meist Membranfiltrationseinheiten eingesetzt, da diese kompakter mit kleineren Volumina zu bauen sind, als thermische Aufbereitungsanlagen. Nachteiligerweise sind diese Membranfiltereinheiten allerdings Wartungsintensiver und bei den hohen Konzentrationen an Trocknungsmitteln auch weniger effizient hinsichtlich Ausbeute und Bedarf an elektrischer Energie als geeignete thermische Aufbereitungsanlagen. Daher ist es bei ausreichendem Platzbedarf sowohl zentral als auch dezentral von Vorteil das Wasser aus der Luft mittels eines Absorptionsmittels und der anschließenden thermischen Wassergewinnungsanlage zu gewinnen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung werden als Absorptionsmittel hygroskopische Salze in wässriger Lösung verwendet. Es werden insbesondere Lithium, Calcium- oder Kaliumhalogenide als hygroskopische Salze eingesetzt. In diesem Fall wird während der Regenerierung des Absorptionsmittels im Verdunster das Wasser in das Trägergas verdunstet. Dadurch, dass diese Salze nicht flüchtig sind und einen niedrigen Dampfdruck aufweisen, kann sichergestellt werden, dass die Qualität des Kondensats aus dem Trägergas hoch ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden als Absorptionsmittel auch anorganische Salze, Salze kurzkettiger organischer Säuren oder ionische Flüssigkeiten oder sonstige schwerflüchtige Verbindungen eingesetzt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ist der Verdunster ein Fallfilm- oder ein Rieselstromverdunster. Vorteilhaft wird in diesen Ausführungen die Oberfläche zwischen dem Absorptionsmittel und dem Treibgas möglichst groß ausgelegt, wodurch das Verfahren energieeffizient betrieben werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung umfassen der Verdunster und/oder die Absorptionseinheit eine Packung. Das Verwendung einer Packung, insbesondere einer festen Packung oder von Füllkörperpackungen, vergrößert die Grenzfläche zwischen dem Trägergas und dem Absorptionsmittel. Dadurch wird vorteilhaft der Stoff- und Wärmeübergang derart begünstigt, dass das Verfahren besonderes energieeffizient durchgeführt werden kann. Weiterhin kann so die Tropfengröße größer gestaltet werden als insbesondere bei einer Eindüsung oder Vernebelung. Dadurch wird der Austrag von Trocknungsmittel aus dem Beladungsturm minimiert, was einen wesentlichen positiven Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und Energiebilanz des Prozesses hat.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung umfasst die Anordnung einen Speicher, insbesondere einen Tank, zum Speichern des regenerierten Absorptionsmittels. Das gereinigte entfeuchtete Absorptionsmittel kann so lange gelagert werden, bis es wiederum in die Absorptionseinheit geführt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird der erste Kondensator mit dem kühlen beladenen Absorptionsmittel betrieben. Das Absorptionsmittel wird dabei vorteilhaft vorgewärmt und kann somit bereits mit einer höheren Temperatur als Umgebungstemperatur in einen Wärmetauscher vor dem Verdunster gegeben werden. Dies reduziert die zusätzlich einzubringende Wärme und stellt eine äußerst energieeffiziente Anordnung dar.
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Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei handelt es sich um eine beispielhafte Ausgestaltungsform und Merkmalskombination, die keine Einschränkung des Schutzbereiches bedeutet. Dabei zeigen:
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1 eine Wassergewinnungsanlage mit Entfeuchter und Regenerationsanlage;
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2 eine Regenerationsanlage in Kombination mit einer Absorptionseinheit;
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3 eine Übersicht der Verfahrensschritte zur Wassergewinnung.
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1 zeigt schematisch die Übersicht einer Wassergewinnungsanlage zur Wassergewinnung aus Umgebungsluft. Ab einer spezifischen Luftfeuchtigkeit von ca. 13gWasser/kgLuft, was einer relativen Luftfeuchte von 100 % bei 10°C entspricht, kann Wasser aus der Umgebungsluft mittels Taupunktunterschreitung gewonnen werden. Insbesondere in einem Gebiet bis zu 4000 km nördlich und südlich des Äquators liegen ganzjährig entsprechende Bedingungen vor. Insbesondere in diesen Regionen der Welt ist es daher möglich Wasser, insbesondere auch Trinkwasser, aus der Umgebungsluft zu gewinnen. Wird zur Wassergewinnung ein Prozess basierend auf Trocknungsmitteln verwendet, kann auch bis zu einer spezifischen Luftfeuchtigkeit von 2 gWasser/kgLuft Wasser gewonnen werden, was vor allem in Wüstenregionen mit geringer Luftfeuchtigkeit relevant ist.
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Die in 1 gezeigte Wassergewinnungsanlage umfasst einen Entfeuchter 4 und eine Regenerationsanlage 5. Dem Entfeuchter 4 wird feuchte Luft 2 zugeführt. Im Entfeuchter 4 wird die Umgebungsluft mittels Trocknungsmittel, Absorptions- oder Adsorptionsmitteln, getrocknet. Die trockene Luft 3 kann den Entfeuchter 4 anschließend verlassen. Dass mit dem Wasser aus der Umgebung beladene Trocknungsmittel 7 wird dann in die Regenerationsanlage 5 geführt. Dort wird das Wasser 6 mittels eines thermischen Trennverfahrens aus dem Trocknungsmittel, insbesondere dem Ab- oder Adsorptionsmittel gewonnen. Das regenerierte Trocknungsmittel 8 kann zurück in den Entfeuchter 4 geführt werden.
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Um das Zurückgewinnen des Wassers 6 aus dem Trocknungsmittel 7 möglichst energieeffizient zu gestalten, wird ein Verdunster 10 in Kombination mit einem Trägergas 12 eingesetzt. Dies verdeutlicht 2. In 2 ist die Regenerationsanlage 5 im Detail gezeigt. Weiterhin wird als ein Entfeuchter 4 eine Absorptionseinheit 16 eingesetzt. Die feuchte Luft 2 wird in der Absorptionseinheit 16 getrocknet und verlässt als trockene Luft 3 die Absorptionseinheit 16. Das mit dem Wasser beladene Absorptionsmittel 18 wird von der Absorptionseinheit 16 in die Regenerationsanlage 5 geführt. Dort kann es zunächst in einem Tank 9 gesammelt werden. Es ist ebenso denkbar, das beladene Absorptionsmittel 18 direkt zu einem ersten Kondensator 11 zu führen und anschließend mittels einer Heizvorrichtung 14 vorzuwärmen, um das beladene Absorptionsmittel 18 anschließend in dem Verdunster 10 zu verrieseln. In dem Verdunster 10 wird ein trockenes Trägergas 12 im Gegenstrom zu dem beladenen Absorptionsmittel 18 geführt. Das trockene Trägergas 12 ist typischerweise Luft. Es sind aber ebenfalls andere Gase denkbar. Insbesondere Stickstoff und einatomige ideale Gase (Edelgase He, Ne, Ar) kommen wegen ihrer geringeren molaren Wärmekapazität in Betracht.
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Das mit Wasser beladene Trägergas 13 wird anschließend in den ersten Kondensator 11 geführt. Dort wird es mittels des beladenen Absorptionsmittels 18 abgekühlt, so dass Wasser 6 auskondensiert. Das beladene Absorptionsmittel 18 wird im Gegenstrom zum beladenen Trägergas 13 in dem ersten Kondensator 11 geführt. Das auskondensierte Wasser 6 wird anschließend aus der Anlage geführt. Es hat bereits eine ausreichende Reinheit, um Trinkwasserqualität zu entsprechen, muss aber mit Salzen angereichert werden, um als Trinkwasser verwendet zu werden. Das auskondensierte Wasser 6 kann auch, je nach gewünschtem Anwendungsbereich, anschließend in eine weitere Reinigungsstufe geführt werden. Denkbar sind hier Aktivkohlefilter, um organische Substanzen zu entfernen. Weiterhin können mittels Elektrodialyse oder Ionenaustausch-Techniken, insbesondere einer Ionenaustauschchromatographie, Salze oder Spuren von Salzen entfernt werden.
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Das regenerierte Absorptionsmittel 17 verlässt den Verdunster 10 am Sumpf des Verdunsters 10 und wird entweder zurück in die Absorptionseinheit 16 oder aus der Anlage heraus geführt.
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Das Einsetzen eines Verdunsters 10 ermöglicht es, das das thermische Aufreinigen des Absorptionsmittels 18 bei weniger als 100°C stattfinden kann. Das Verfahren arbeitet nach dem Prinzip der konvektiv unterstützten Verdunstung von Wasser in einem Rieselstromverdunster mit entgegengerichtet strömender Luft. Das heißt, Luft kann häufig als Trägergas 12 eingesetzt werden. Der Kondensator 11 wird bevorzugt mit Absorptionsmittel 18 gekühlt, um eine effiziente Nutzung der verfügbaren Wärme zu gewährleisten. Die Temperatur des abwärtsströmenden beladenen Absorptionsmittels 18 sinkt vom Kopf zum Fuß des Verdunsters 10, weil dem beladenen Absorptionsmittel 18 durch Verdunstung und Wärmeübertragung Wärme entzogen und an das Trägergas 12 Luft übertragen wird. Die Temperatur der entgegenströmenden Luft steigt vom Fuß zum Kopf des Verdunsters 10 an, bleibt im stabilen Betrieb mit stationären Bedingungen aber immer unterhalb der Temperatur des beladenen Absorptionsmittels 18 auf gleicher Höhe des Verdunsters 10. Dadurch erfolgt Wärmeübertragung vom fallenden beladenen Absorptionsmittel 18 auf das aufsteigende Trägergas 12, und entsprechend kann die aufsteigende Luft aus dem beladenen Absorptionsmittel 18 das Wasser aufnehmen. Das Absorptionsmittel 18 und das Trägergas 12 Luft bilden also einen Gegenstromwärmetauscher.
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Zum Zwecke der internen Wärmerückgewinnung kann das regenerierte Absorptionsmittel 17 im Kondensator 11 optional zusätzlich zum beladenen Absorptionsmittel 18 als Kühlmedium verwendet werden.
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Vor dem Rückführen des regenerierten Absorptionsmittels 17 in die Absorptionseinheit 16 kann das regenerierte Absorptionsmittel 17 mit einer Kühlungeinheit 15 auf eine nötige Temperatur abgekühlt werden.
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Der Verdunster 10 kann eine strukturierte Packung umfassen. Auch die Absorptionseinheit 16 kann eine strukturierte Packung umfassen. Das gleiche strukturierte Packungsmaterial kann in den separaten Einheiten, nämlich dem Verdunster 10 und der Absorptionseinheit 16 eingesetzt werden, um bei deutlich niedrigeren Temperaturen in der Absorptionseinheit 16 verglichen mit dem Verdunster 10 die Umgebungsluft in Kontakt mit dem Absorptionsmittel zu bringen und so über eine große Austauschoberfläche eine effiziente Beladung des Absorptionsmittels 17 mit Wasser aus der Umgebungsluft zu gewährleisten. Das beladene Absorptionsmittel 18 wird dann dem Verdunster 11 zugeführt. Der Prozess kann kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden. Typischerweise wird als Absorptionsmittel eine wässrige Lösung stark hygroskopischer Salze mit einer geringen Flüchtigkeit insbesondere Lithium-, Calcium- oder Kaliumhalogenide verwendet. Typischerweise wird beim Regenerierungsvorgang im Verdunster 10 das Wasser verdunstet und so das Absorptionsmittel regeneriert. Durch die Verwendung nicht flüchtiger Salze kann so eine hohe Qualität des Wassers, das bedeutet eine hohe Reinheit enstprechend Trinkwasserqualität, des Wassers, sichergestellt werden.
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Es ist allerdings alternativ auch denkbar, dass das Absorptionsmittel 17 einen niedrigeren Dampfdruck als Wasser und somit eine höhere Flüchtigkeit als Wasser aufweist. Insbesondere kann das Absorptionsmittel 17 Ammoniumcarbonat sein, das hygroskopisch und bei Umgebungstemperaturen nicht flüchtig ist. Bei Temperaturen oberhalb von 60°C zerfällt Ammoniumcarbonat in Ammoniak und Kohlendioxid, wobei Ammoniak und Kohlendioxid in größeren Mengen in das Trägergas 13 übergehen als Wasser. In diesem Fall erfolgt die Regenerierung in der Regenerationsanlage 5, indem das beladene Absorptionsmittel 18 in dem Verdunster 10 vom Trägergas 13 aufgenommen wird und Wasser zurückbleibt.
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Weiterhin können als Absorptionsmittel mit einem deutlich niedrigeren Dampfdruck als Wasser die Salze kurzkettiger organischer Säuren, wobei als kurzkettig insbesondere Säuren mit einem bis drei Kohlenstoffatomen verstanden werden, eingesetzt werden. Der Dampfdruck der Salze dieser Säuren sollte vorteilhaft so deutlich unter dem Dampfdruck von Wasser liegen, dass eine gute Trennung des Absorptionsmittels erfolgen kann.
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Möglichkeiten zur Verbesserung des Abtrennungsgrades von Wasser aus dem Absorptionsmittel können, unabhängig vom Dampfdruck des Absorptionsmittels, auch in der Einstellung eines definierten pH-Werts liegen. Durch Einstellung des pH-Wertes wird das Absorptionsmittel dann in eine weniger flüchtige Form in Abhängigkeit des Säure-Base-Gleichgewichts gebracht. Weiterhin ist es möglich, einen mehrstufigen Prozess zur Regeneration durchzuführen.
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Beide Möglichkeiten der Regenerierung des Absorptionsmittels können bei Temperaturen von unter 100°C betrieben werden, so dass die benötigte Wärme in warmen sonnigen Regionen dezentral über Solarthermie gewonnen werden kann. Die Gewinnung der Wärme über Solarthermie ermöglicht vorteilhaft einen umweltfreundlichen Prozess mit einem verringerten CO2-Fußabdruck.
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Eine weitere Möglichkeit Wärme- und Wasserquellen zu erschließen, stellt die Nutzung von Abgasen dar. Insbesondere Abgase aus der Papierindustrie oder der Kraftwerksindustrie umfassen Wasser. Abgase, die meist bereits eine deutliche höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur aufweisen, können deutlich größere Wassermengen aufnehmen, verglichen zu Umgebungsluft bei Raumtemperatur. Als Raumtemperatur wird hierbei eine Temperatur zwischen 10°C und 30°C, insbesondere zwischen 15°C und 25°C angesehen.
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Wird Wasser aus einem Abgas gewonnen, so muss das Absorptionsmittel derart gewählt werden, dass nur Wasser absorbiert wird und keine anderen Substanzen, insbesondere Nitrate oder Sulfate, absorbiert werden. Für den Fall, dass diese Substanzen absorbiert werden, ist ein weiterer Aufbereitungsschritt nötig, und zwar abhängig davon, wie sich die Substanzen während der Regeneration verhalten. Gehen diese Substanzen bei der Regeneration in das Produktwasser über, so muss dieses weiter aufbereitet werden. Verbleiben die Substanzen während der Regeneration im Absorptionsmittel, so muss dieses entsprechend weiter aufbereitet werden.
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3 zeigt schematisch das Verfahren zur Wassergewinnung aus Umgebungsluft. Zunächst wird feuchte Luft 2 und ein Absorptionsmittel 17 in einen Entfeuchter 4 geführt, wo das Absorbieren von Wasser aus Luft 20 erfolgt. Das Absorptionsmittel kann anschließend optional mittels des Trägergases 13 vorgewärmt werden 21. Anschließend erfolgt das Regenerieren 22 des beladenen Absorptionsmittels 18. Das regenerierte Absorptionsmittel 17 kann anschließend zurück in den Entfeuchter 4 geführt werden. Es kann aber auch teilweise direkt aus dem Prozess entnommen werden. Weiterhin kann nach dem Regenerieren des Absorptionsmittels 22 das Wasser gereinigt werden 23. Somit verlässt reines Wasser, insbesondere Wasser, welche auch als Trinkwasser weiterverarbeitet werden kann, die Anlage.
