Water: waterkringloop, drinkwater en waterkrachtcentrales

Planeet Aarde is voor 70% bedekt met water. Het overgrote deel hiervan is zoutwater en een klein deel is zoet. Het water verdampt en valt weer uit de lucht naar beneden, dit wordt de waterkringloop genoemd. Uit het water wordt ons drinkwater verkregen en er wordt stroom mee opgewekt. Hoe werkt dit precies?

Het water

Als je vanuit de ruimte naar onze planeet kijkt, is het eigenlijk onbegrijpelijk dat wij onze planeet Aarde noemen. De Aarde ziet er vanuit de ruimte namelijk blauw uit. Dat komt omdat 70% van onze planeet bedekt is met water. Eigenlijk had onze planeet dus Water moeten heten. Het grootste deel van al het water op de wereld is zout. Het bevindt zich in zeeën en oceanen.

Slechts een klein deel is zoet en drinkbaar. Het meeste zoete water bevindt zich ook nog ondergronds. Samen bevatten de zeeën 1.347 triljoen liter water, oftewel 1.347.000.000.000.000.000 liter. Als al het water gelijkmatig over het hele aardoppervlak wordt verdeeld, zou het water overal 3900 meter hoog staan. Elke liter oceaanwater bevat 35 gram zout. Als we al het zout uit de oceanen zouden halen, zou de aarde met een laag zout van 165 meter dik bedekt worden!

Verdeling van water

• 97% van al het water is zout
• 3% van al het water is zoet
• Van het zoete water zit tweederde (68,7%) vast in ijskappen en gletsjers.
• Een derde zit in de bodem (30,1%).
• Minder dan een procent bevindt zich elders (0,9%) (bijvoorbeeld in gesteente).
• En 0,3% staat in verbinding met de openlucht (oppervlaktewater: meren, moerassen en rivieren).

Ons drinkwater wordt gemaakt van grondwater en oppervlaktewater. Als je al het water op aarde vergelijkt met een volle badkuip, dan is het zoete water waar wij over kunnen beschikken te vergelijken met één theelepeltje uit die badkuip!

Bijzondere stof

Water is een heel bijzondere stof. Het is de enige stof die zowel in vaste vorm (ijs), in vloeibare vorm (water) als in dampvorm (waterdamp) op de aarde aanwezig is. Het is ook de enige stof die nooit opraakt. De hoeveelheid water op aarde blijft steeds hetzelfde. Het water dat jij nu gebruikt kan hetzelfde water zijn dat de slaven dronken in Egypte tijdens de bouw van de piramides of dat de dinosauriërs miljoenen jaren geleden dronken.

Kringloop van het water

In de natuur wordt constant het vuile water afgevoerd en nieuw, schoon water aangevoerd. Water verdampt als de zon schijnt, dan vormt het wolken en valt als regen, hagel en sneeuw weer op aarde. Daar stroomt het water via de grond of via rivieren, beken en sloten langzaam weer terug naar zee. En daar verdampt het weer, steeds opnieuw herhaalt het water deze weg. Dit woord ook wel cyclus genoemd. En zo word het ecosysteem in stand gehouden.

Waterzuivering

Door de vele vervuiling die wordt veroorzaakt word het water steeds moeilijker om schoon drinkwater van te maken. Vele oorzaken van waterverontreiniging zijn terug te vinden bij de industrie. Via de industrie komen minerale oliën, chemische producten, fosfaten en nitraten in het water. De belangrijkste oorzaken van vervuiling in de landbouwsector zijn de drijfmest en de bestrijdingsmiddelen. Een groot deel van die meststoffen dringt in de ondergrond en kan op termijn een weerslag hebben op de kwaliteit van het gewonnen water. Maar iedereen die water verbruikt, voegt bij het gebruik afvalstoffen toe aan het water. Het water dat door het gezin wordt afgevoerd, bevat huishoudelijk afval. Dit water omvat het afvalwater van consumptie (drink,spoel en kookwater), van de wasgelegenheid, van de schoonmaak en van de wc-spoeling. Huishoudelijk afvalwater bevat veel stoffen van organische aard zoals faecaliën, urine, etensresten, was en afwasmiddelen.

Waar komt het water vandaan

Drinkwater wordt dus gemaakt uit grondwater of oppervlaktewater. Grondwater is het water dat dieper in de bodem ligt. Het is door verschillende grondlagen heen gezakt en veel vuil is daarin achtergebleven. Daardoor is het schoner dan oppervlaktewater en makkelijker te zuiveren. Het grondwaterpeil zakt als het gebruikt wordt voor drinkwater. De wortels van planten kunnen er dan niet meer pakken waardoor landbouwgebieden en natuurgebieden kunnen verdrogen. Je kan dus niet onbeperkt grondwater oppompen. Daarom wordt er ook oppervlaktewater gebruikt.

Oppervlaktewater is het water in rivieren en plassen. Vooral water uit de Rijn en de Maas wordt gebruikt voor het maken van drinkwater. Het zuiveren van oppervlaktewater is ingewikkelder dan het zuiveren van grondwater. Oppervlaktewater is minder schoon, onder andere omdat fabrieken hun afvalwater hierin lozen. Ook spoelt er mest uit de landbouwgebieden in het oppervlaktewater.

Grondwaterzuivering

Grondwater wordt uit de bodem omhoog gepompt waarna er met sproeiers en watervallen zuurstof aan het water wordt toegevoegd. Hierdoor klontert het vuil samen in vlokjes. Dit vuil wordt door zandfilters uit het water gefilterd. Bevat het water na deze behandelingen nog te veel kalk, dan wordt het onthard. Daarna is het water meestal helder, schoon en goed van smaak. Heel soms zijn er toch nog ongewenste stoffen achtergebleven. Dan wordt het water nabehandeld met actieve koolfilters. Het schone drinkwater wordt vervolgens opgeslagen in een grote tank die reinwatertank genoemd wordt. Daar blijft het totdat het aan de gebruikers geleverd kan worden. Grondwater wordt vooral in het noorden, het oosten en het midden van het land gebruikt.

Oppervlaktewaterzuivering

Zuivering van oppervlaktewater is veel ingewikkelder. Het bevat meer vervuiling. Het te zuiveren oppervlaktewater wordt in de zuiveringsinstallatie gemengd met een chemicaliënmix van vlokmiddel, natronloog en ijzerzout. Dit bindt de ergste verontreinigingen die dan naar de bodem zakken. Zo kan het makkelijk afgevoerd worden. De drab wordt zuiveringsslib genoemd. In een volgende fase, nadat het verontreinigde slib is bezonken, volgt de behandeling met ozon en een eventuele tweede behandeling met ijzerzouten. Via een dubbellaagsfilter wordt het water dan naar actieve koolfilters gepompt. Deze halen stoffen uit het water zoals bestrijdingsmiddelen en natuurlijke humuszuren.

Infiltreren

Oppervlaktewater kan je ook reinigen door het te 'infiltreren'. Dit wordt vooral in een deel van Zuid-Holland toegepast. Het rivierwater wordt dan in de bodem gepompt. De bodem werkt als een filter. Onzuiverheden blijven erin achter. Daarna wordt het water weer opgepompt waarna het nagezuiverd wordt. Er zijn drie verschillende infiltratiemethoden van oppervlaktewater:

• Bij duininfiltratie wordt het oppervlaktewater, nadat het al flink is voorgezuiverd, de duinen ingelaten waar het in de bodem kan trekken.
• Bij kunstmatige diepte-infiltratie wordt voorgezuiverd oppervlaktewater direct diep in de duinbodem gebracht. Deze methode wordt steeds vaker gebruikt en wordt, samen met de bovenstaande duininfiltratie, vooral in Noord-Holland en het noordelijke deel van Zuid-Holland toegepast.
• Bij oevergrondwaterwinning wordt rivierwater opgepompt dat al enige tijd door de bodem van de oevers is gesijpeld. Deze infiltratietechniek kan alleen gedaan worden door waterleidingbedrijven die dichtbij een rivier staan. Daarna wordt dit water op dezelfde manier als grondwater gezuiverd. Deze methode wordt in de provincies Gelderland, Zuid-Holland en Overijssel toegepast.

Waterkrachtcentrale

Watermolens

Een klassieke watermolen laat heel duidelijk zien hoe de benutting van waterkracht eigenlijk werkt. Een watermolen maakt altijd gebruik van een hoogteverschil in de rivier. Het rivierwater valt op die plaats omlaag. Het vallende water brengt een schoepenrad aan het draaien. Die draaibeweging wordt gebruikt voor allerlei doeleinden, zoals het zagen van hout of het malen van graan.

Stuwdam

Een stuwdam is een door de mens in een rivier gebouwde versperring. De bouw van stuwdammen heeft een aantal belangrijke voordelen. Ten eerste kan men door de aanleg van een dam de stroming in de rivier verminderen en deze beter bevaarbaar maken. Het vasthouden van het rivierwater zodat het als drinkwater of voor de irrigatie gebruikt kan worden. Een derde reden is de opwekking van waterkracht (witte steenkool). Het ontstane stuwmeer kan biologisch gezien een aanwinst zijn door nieuwe biotopen en natuurschoon te creëren. De aanleg van een stuwdam kan dus de mens tot groot nut dienen maar er zijn ook een aantal belangrijke nadelen.

• Een deel van het land komt onder water te staan, met verlies van landbouwgrond of huizen ten gevolge. Bewoners moeten worden verhuist, natuur en cultuurmonumenten verdwijnen onder water.
• De rivier verandert van karakter; de stroom wordt veel minder
• Overstromingen die het land stroomafwaarts van de stuwdam vruchtbaar hielden gebeurd niet meer. (bijvoorbeeld de Aswandam in de Nijl)
• Vis die zich boven de plaats van de stuwdam wilt voort te planten kan de paaiplaatsen niet meer bereiken. Een goed voorbeeld is het geval van de Europese zalm, een anadrome vis die een groot deel van zijn leven in de open oceaan verblijft, maar om te paren hetzelfde bronstroompje van dezelfde rivier opzoekt waar hij ooit zelf uit het ei gekropen is. Deze levenskringloop kan erg verstoord worden door de stuwdam. Vaak worden er vistrappen ingebouwd om dit tegen te gaan.
• Als er te veel water aan het stuwmeer wordt onttrokken voor irrigatiedoeleinden kan het gebied van de rivier zoveel kleiner worden dat stroomafwaarts moeilijkheden met de watervoorziening voor irrigatie en drinkwater ontstaan.

Stuwmeren

Veel stuwmeren in bergachtige gebieden kennen een verval van meer dan honderd meter. De grootschalige waterkrachtcentrales die daar gebouwd zijn, leveren een enorm vermogen. Bij de stuwen in de Maas en de Rijn is het verval op z'n hoogst vier meter. Dat verklaart waarom waterkracht in ons land slechts een beperkte bijdrage kan leveren aan de energievoorziening. Ook al is Nederland een waterrijk land.