Techno-optimist Elon Musk stelde tijdens het World Water Forum op Bali vorig jaar dat we met de ontzilting van zeewater ‘in principe elke uithoek van de wereld groen kunnen maken’. Maar kunnen zoetwaterfabrieken woestijnen echt omtoveren tot graanschuren van de wereld?

Uit Maarten! 2025-2. Bestel losse nummers hier of word abonnee

Met de hoogste wolkenkrabber (828 meter), het grootste reuzenrad (250 meter) en een van de snelst groeiende economieën ter wereld is Dubai een stad van superlatieven. Als een spillebeen op anabole steroïden pocht de woestijnstad met datgene waarmee ze van nature juist niet rijkelijk is bedeeld: zoet water. Dubai oogt als een waterwonderland met de grootste fontein, het diepste zwembad (60 meter) en de grootste bloementuin ter wereld. De grootste stad van de Verenigde Arabische Emiraten beschikt bovendien over enorme vijvers, veertien golfbanen en een flinke overdekte skihal.

Dat alles is mogelijk door het reusachtige Jebel Ali-complex, elektriciteitscentrale en zoetwaterfabriek ineen, gelegen aan de kust tussen de twee palmvormige schiereilanden. De ontziltingsinstallaties in het complex hebben een totale capaciteit van 2,2 miljoen kubieke meter per dag, bedoeld om de 3,8 miljoen inwoners en de jaarlijkse 18,7 miljoen toeristen van zoet water te voorzien. Guinness World Records riep het complex in 2022 uit tot de grootste zoetwaterfabriek ter wereld. Maar de ontwikkelingen op het gebied van ontzilting gaan snel. De nieuwe Ras Al Khair- zoetwaterfabriek aan de Saoedi-Arabische oostkust is, met een capaciteit van bijna 3 miljoen kubieke meter per dag, de nieuwe recordhouder.

In 2023 waren er wereldwijd naar schatting 22.000 ontziltingsinstallaties operationeel

Zeventig procent van het aardoppervlak is bedekt met water. Van al het water op aarde is 97 procent zout en 3 procent zoet. Twee derde van dat zoete water zit vast in eeuwige sneeuw, gletsjers en poolkappen. De rest is grondwater, zoet oppervlaktewater of bevindt zich als waterdamp in de lucht. Slechts 1 procent van het zoete water op aarde is makkelijk te winnen. Maar de vraag naar zoet water voor agrarisch, industrieel, recreatief en huishoudelijk gebruik blijft stijgen en het zal de komende decennia steeds moeilijker worden eraan te voldoen.

De Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO) verwacht dat 40 procent van de mensen op aarde in 2050 leeft in gebieden met ernstige waterschaarste. Ontzilting van zeewater zou een oplossing kunnen zijn. Rijke kuststreken met een gebrek aan zoet water lopen vanzelfsprekend voorop met deze technologie. De Verenigde Arabische Emiraten vormen de kopgroep van ontziltende landen, gevolgd door de Verenigde Staten, Koeweit, Algerije, Israël, Australië, Egypte, Spanje, Singapore en Saoedi-Arabië. In 2023 waren er wereldwijd naar schatting 22.000 ontziltingsinstallaties operationeel. De totale capaciteit van die zoetwaterfabrieken werd in oktober 2024 geschat op 100 miljoen kubieke meter per dag. Dat is de helft van de gemiddelde hoeveelheid water die dagelijks (bij Lobith) door de Rijn stroomt.

Deze denkbeeldige kunstmatige rivier voorziet in de waterbehoefte van ongeveer 300 miljoen mensen, 3,75 procent van de wereldbevolking. Indrukwekkend is de verwachte groei van de bedrijfstak. De wereldwijde omzet van 16 miljard euro in 2024 zal in 2033 naar verwachting zijn uitgegroeid tot 36 miljard euro.

Het Jebel Ali-complex in Saoedi-Arabië, 2019.

Oceaanreizen

Hoewel de ontzilting van zeewater pas na de Tweede Wereldoorlog op stoom kwam, heeft de technologie een lange geschiedenis. De Zuid-Afrikaanse civiel ingenieur Johannes Haarhoff onderzocht hoe de scheepvaart van oudsher probeerde lange reizen efficiënter en veiliger te maken door onderweg zeewater te distilleren tot drinkwater. Zo deed de Engelse admiraal en ontdekkingsreiziger Sir Richard Hawkins in 1593 verslag van het distilleren van water aan boord van zijn schip. Uit zijn woorden blijkt dat het een eenmalige noodgreep betrof, wegens acuut gebrek aan drinkwater.

Er zouden nog twee eeuwen overheen gaan voordat ontzilting tijdens lange oceaanreizen zou uitgroeien tot een gangbare technologie. De zeevarende naties Engeland en Nederland namen in de lange experimentele fase om beurten het voortouw. Daarbij borduurden ze voort op de van oorsprong Arabische methode om met een zogeheten alambiek alcohol te stoken. De methode werd vanaf de dertiende eeuw ingezet voor de productie van jenever in de Lage Landen, van brandewijn in Italië en vanaf de vijftiende eeuw van whisky in Ierland en Schotland.

Aan het einde van de zeventiende eeuw begon de distillatie van zeewater aan boord substantiële vormen aan te nemen. Maar toen al was duidelijk dat het veel energie kost. In het meest efficiënte Engelse systeem, dat van kapitein Robert Fitzgerald uit 1683, was 27 kilo steenkool nodig om uit zeewater 341 liter zoet water te distilleren. Hoewel de diverse Engelse en Nederlandse gepatenteerde systemen weinig van elkaar verschilden, sprong de Nederlandse methode van Christiaan Nentwigh uit 1690 eruit. Zijn distillatiekolf was geïntegreerd in de stookplaats van de scheepskeuken en gebruikte zo minder brandstof. Een vroeg voorbeeld van de inzet van restwarmte. Een test tijdens de acht maanden durende reis naar Java in 1690-1691 pakte gunstig uit. Het ontzilte water bleek van betere kwaliteit dan dat in de meegebrachte vaten.

Indoor-skihal in Dubai, 2007.

Het systeem kreeg de steun van de VOC en van de Amsterdamse burgemeester en wiskundige Johannes Hudde. In de loop van de jaren negentig hield Hudde de medische statistieken bij van 88 reizen tussen de Republiek en Kaap de Goede Hoop, waaruit bleek dat het sterfte- en ziektepercentage aan boord van de schepen met gedistilleerd water lager was dan op de schepen zonder.

Hoewel het systeem dus goed werkte en Nederland vooruitliep op Engeland, was er één groot probleem: de enorme hoeveelheid brandhout die nodig was voor het ontziltingssysteem verergerde de toen al ernstige ontbossing in de Nederlandse Kaapkolonie. Het tekort aan brandhout maakte in 1707 een voorlopig einde aan de distillatie van zeewater op de VOC-schepen. Later in de achttiende eeuw pikten de Engelsen de ontwikkeling van het procedé weer op. Vooral met de komst van stoomschepen kwam de technologie tot wasdom. In onze tijd hebben schepen veelal ‘watermakers’ aan boord om zeewater te ontzilten.

Tegenwoordig zijn twee methodes gangbaar om water te ontzilten: distillatie en filtratie. In de ontziltingsbranche wint filtratie sinds 1975 in rap tempo terrein op distillatie. Bij deze ‘omgekeerde osmose’ gaat het om filters die watermoleculen doorlaten, maar zout niet. De term ‘omgekeerde osmose’ vraagt om nadere uitleg. Osmose is een natuurkracht die een essentiële rol speelt in de plantenwereld. Daarbij maakt de plant gebruik van de natuurlijke drang van water om zich te verplaatsen van een plek met een lage concentratie opgeloste stoffen naar een plek met een hoge concentratie. Het celmembraan functioneert als filter om het transport van stoffen in de plant te reguleren.

Bij ontzilting moet het water juist in omgekeerde richting, van een hogere concentratie zout naar water zonder zout, en dus tegen de osmose in – vandaar ‘omgekeerde osmose’. Omgekeerde osmose maakt gebruik van half doorlatende membranen. Die zijn gemaakt van telkens weer nieuwe kunststoffen met de kleinst mogelijke poriën. Water is in principe het enige materiaal dat het membraan kan passeren. Andere materialen, zoals bacteriën, vetten, eiwitten, suikers en zouten, kunnen er niet langs.

Omdat omgekeerde osmose ingaat tegen de natuurlijke kracht van osmose, is er flinke druk nodig om het water door het membraan te persen. Hoewel ook deze ontziltingsmethode nog altijd flink wat energie kost, is ze beduidend zuiniger dan distillatie. Omgekeerde osmose heeft daardoor de leidende positie van distillatie overgenomen. Alleen oude zoetwaterfabrieken draaien nog op distillatie. ‘Water is de

nieuwe olie’ is een veel gehoord motto. Groeiende schaarste zal de economische én strategische waarde van schoon, zoet water verder opstuwen. Overheden, bedrijfsleven, wetenschappers en ingenieurs stellen dan ook alles in het werk om de ontzilting van zeewater efficiënter, goedkoper en duurzamer te maken.

De historische vooruitgang in het energieverbruik is indrukwekkend. Terwijl de Engelse kapitein Fitzgerald in de zeventiende eeuw, omgerekend naar hedendaagse eenheden, rond de 200 kWh nodig had om uit zeewater een kubieke meter zoet water te distilleren, was dat in 1970 teruggebracht tot 20 kWh per kubieke meter. Met de overstap van distillatie naar omgekeerde osmose kwam de besparing op energieverbruik in een stroomversnelling. In 2024 was het energieverbruik voor ontzilting middels omgekeerde osmose gedaald tot gemiddeld 3,5 kWh/m3, met uitschieters tot 2 kWh/m3.

Een ontziltingsfabriek in Israël loost afvalwater, 2024.

Zonne-energie

De grenzen van de energiebesparing komen daarmee in zicht. Het theoretische minimum energieverbruik van omgekeerde osmose wordt geschat op iets onder de 1 kWh/m3. Daarmee kun je een zuinige koelkast twee dagen aan het werk zetten of één keer de wasmachine laten draaien. Maar zelfs als het energieverbruik voor ontzilting in de toekomst zal zijn teruggebracht tot dat minimum, is de conventionele productie van drinkwater uit zoet water nog altijd vele malen zuiniger. De Nederlandse leidingwaterbedrijven verbruiken gemiddeld slechts 0,2 kWh/m3.

Toch is drinkwaterwinning door ontzilting niet meer weg te denken. Zelfs in het waterrijke Nederland experimenteert waterbedrijf Dunea in de Scheveningse duinen met het ontzilten van brak grondwater als aanvulling op gebruikelijke waterwinning. Door het dalende energieverbruik is de productie in droge kuststreken die beschikken over goedkope fossiele brandstoffen nauwelijks duurder dan het leidingwater in Nederland. Daarmee is ontzilting ook al een reële optie voor het industriële gebruik van zoet water.

De hamvraag is of ontzilt zeewater in de toekomst ook op grote schaal kan worden ingezet in de landbouw. Of zoals Elon Musk het stelde tijdens het World Water Forum in Indonesië: de ontzilting van zeewater en het transport daarvan is zo goedkoop geworden dat met de inzet van zonne-energie in bijvoorbeeld de Sahara elk denkbaar deel van de aarde groen kan worden gemaakt. Hoe reëel is de droom dat enorme zoetwaterfabrieken woestijnen omtoveren in de nieuwe graanschuren van de wereld?

De ontzilting van zeewater levert een ongewenst restproduct op: pekel

Een simpel rekensommetje volstaat. Neem tarwe. Je hebt ongeveer 650 liter water nodig om een kilo tarwe te produceren. Als we uitgaan van de gemiddelde capaciteit van zoetwaterfabrieken van 3,5 kWh/m3, dan heb je voor die hoeveelheid water ongeveer 2,3 kWh elektriciteit nodig. Grootverbruikers in de Verenigde Arabische Emiraten betalen omgerekend € 0,09 per kWh. Voor de productie van 1 kilo tarwe zou men daar alleen al ongeveer € 0,21 kwijt zijn aan de benodigde elektriciteit.

De kiloprijs van tarwe stond in april 2025 op € 0,22. Dus zelfs in een land met een zeer laag stroomtarief zou de tarweteelt met ontzilt zeewater bij lange na niet concurrerend kunnen zijn. De innovatieve boer zou onherroepelijk failliet gaan of de voedselprijzen zouden dramatisch moeten stijgen. Misschien kan (beschermde) tuinbouw met ontzilt zeewater werken voor producten met een hogere winstmarge, zoals in de bloementeelt. Of in rijke landen die voor hun voedselvoorziening minder afhankelijk willen zijn van import. Maar het wereldvoedselprobleem los je er niet mee op. Meer resultaat is te bereiken met de effectievere inzet van bestaande landbouwgronden en de zuinigere omgang met water, zoals het hergebruik van afvalwater.

Als alles volgens plan verloopt, zal in 2027 even ten zuiden van Dubai de nieuwe Hassyan ontziltingsinstallatie op volle kracht draaien. Deze op één na grootste zoetwaterfabriek ter wereld (na de Saoedische Ras Al Khair-fabriek) zal volledig werken op zonne-energie. Met de transitie van fossiele naar duurzame energie is de komende decennia wereldwijd de meeste milieuwinst te behalen in de ontziltingsbranche. Hoog nodig omdat klimaatverandering een belangrijke oorzaak is van de mondiale waterschaarste.

Maar achter het royale waterverbruik en klatergoud van Dubai gaat een onzichtbare werkelijkheid schuil. De ontzilting van zeewater levert een ongewenst restproduct op: pekel. Een zoute brij die, met de chemicaliën die nodig zijn voor het zuiveringsproces, terug in zee wordt geloosd. Die lozingen vergiftigen en verwarmen het water in de Perzische Golf. De algenbloei die dat met zich meebrengt, is schadelijk voor de biodiversiteit, de visserij en lokale gemeenschappen. Het probleem wordt nog eens versterkt door de aanleg van kunstmatige eilanden voor de kust.

Ontzilting is een oplossing voor sommige regio’s met waterschaarste, maar in dunbevolkte gebieden, diep in het binnenland of op grote hoogte, gooien de transportkosten ook nog eens roet in het eten. Helaas zijn dat nu juist vaak arme contreien met waterschaarste en energiearmoede. Het efficiënter en goedkoper worden van zonne-energie zal daar voorlopig niets aan veranderen. De geschiedenis laat zien dat het onverstandig is al te stellige uitspraken te doen over de verre technologische toekomst. Veel is toch mogelijk gebleken. Niemand weet wat er binnen bereik komt als met kernfusie ooit toch nog een onuitputtelijke energiebron wordt aangeboord. Of als de tot dusver onbeholpen pogingen om het langs kunstmatige weg te laten regenen (sinds 1930!) eindelijk eens zoden aan de dijk zetten. Maar met een blind vertrouwen in het oplossend vermogen van wetenschap en techniek scheept de mensheid zichzelf op met een nieuwe weergod.

Miracle Garden in Dubai, 2024. Dubai heeft het hoogste waterverbruik per persoon ter wereld.