Salinitäts-Versuch

Physik

Kurzanleitung｜ Videos｜ Die Salinität der Nordsee｜ Einzelne Versuche｜ Wasser der offenen See｜ Wasser von Wattflächen｜ Ergebnisse｜ Praktische Tipps｜ Eine Geschäftsidee?｜ Fußnoten

Kurzanleitung

Für die offene Nordsee werden Salinitäten von etwa 30 bis 35 Gramm Salz pro Liter Meereswasser angegeben^[1], für küstennahe Bereiche immerhin noch deutlich über 20 Gramm^[2]. Verdunstet man also einen Liter Wasser von der Nordsee, müssten mindestens 20 Gramm, im Extremfall bis 35 Gramm Salz zurückbleiben. Hier sind Versuche beschrieben, mit denen die Salinität von Nordseewasser grob bestimmt wurde.

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Einfach einen Liter Meereswasser auf ein Backblech schütten und dort verdunsten lassen, oder mit einem Backofen die Sache etwas beschleunigen: am Ende sollte man so im Sommer mindestens 25 Gramm, vielleicht sogar über 30 Gramm Salz gewinnen können.

Aus einem flachen Priel wurden Proben nach längeren Zeit der Verdunstung gezogen. Einmal wurde ein Gehalt von 35 und ein andere Mal von 40 Gramm pro Kilogramm gemessen.

Die Salinität der Nordsee

Als Salinität bezeichnet man den Gehalt an Salzen in Wasser. Eine typische Art zur Angabe der Salinität ist es, die Masse der gelösten Salze in Beziehung zur gesamten Masse des betrachteten Wassers zu setzen. Wenn man von einer Salinität von 3,5 % spricht heißt das, dass 3,5 Hundertstel von einem Kilogramm Wasser auf das Konto der gelösten Salze gehen. Und 3,5 % von 1000 Gramm wären dann 3,5 mal 10 oder 35 Gramm. Siehe auch 👉 Salinität

Für den Bereich der küstennahen südlichen Nordsee gelten um die 30 Gramm Salz, entsprechend 3,5 % oder 35 Promille, als realistisch.^[1]^[2] Das soll mit einzelnen Versuchen nachgeprüft werden.

Einzelne Versuche

Wasser der offenen See

Am Abend des 29. Juli 2026, etwa gegen 21.00 Uhr, wurde mit einem Messbecher (Küchengerät) ein Liter unbewegten Meereswassers aus einem tiefen Priel entnommen. Der Priel an der Seeseite der Nordseeinsel Wangerooge umfasste eine größere Menge Wasser. Man kann davon ausgehen, dass das hier entnommene Wasser eine dem Wasser des offenen Meeres gleiche Salinität hat.

Der Messbecher wurde langsam so eingetaucht, dass nur Wasser aus den obersten ein oder zwei Zentimetern einströmen könnte. Das Ziel war es, nicht versehentlich Meerestiere mit aufzunehmen. Gegen 21.30 Uhr wurde das Wasser auf ein großes Backbleck ausgegossen.

Gemessene Gesamtmasse des Messbechers (Küchenhilfe) mit einem Liter Seewasser darinnen: 1158 Gramm

Gemessene Leermasse des Messbechers: 154 Gramm

Berechnete Masse des Seewassers: 1004 Gramm

Berechnete Dichte des Seewassers: 1,004 g/cm³ 👉 Dichten

Literatur für Salzgehalt der südlichen Nordsee: ≈ 30 g/l 👉 Salinitäten

Theoretische Dichte bei 20 °C und 35 g/l: 1,023 g/cm³ 👉 Salzwasserdichten

Am darauffolgenden Tag stand das Backblech mit dem Wasser bei warmen Wetter direkt in der prallen Sonne. Sichtbar viel Wasser war verdunstet, aber nirgends sah das bloße Auge weiße Salzkristalle. Am 31. Juli 2026, gegen 12.00 Uhr, waren noch immer keine Salzkristalle zu sehen. Das restliche Wasser wurde dann in einem Backofen auf etwa 160 °C erhitzt und vollständig verdampft. Auf dem Boden des Blechs entstand dann eine dünne Schicht aus weißen Kristallen. Diese Kristalle wurden dann abgeschabt und mit einer elektronischen Küchenwaage gewogen.

Ein Liter Nordseewasser von der Probestelle in einem Priel auf der Nordseeinsel Wangerooge ergab nach dem Eindampfen rund 30 Gramm blütenweiße Salzkristalle.

Damit konnten die Literaturwerte für die küstennahe südliche Nordsee in einem einfachen Versuch sehr gut bestätigt werden.

Wasser von Wattflächen

Am 9. August wurde zu zwei unterschiedlichen Zeiten Wasser von einem flachen Gezeitentümpel auf der Wattseite der Nordseeinsel Wangerooge entnommen. Die Sonne schien an dem Tag heiß und es wehte eine leichte Brise. Der Tümpel lag nahe der Flutsaumkante, liegt also zwischen zwei Hochwasserzeiten sehr lange ohne Verbindung zum Meer. Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist deutlich größer als bei dem tiefen Priel vom 29. Juli 2026. Man kann damit rechnen, dass der flache Tümpel Effekte einer zunehmenden Eindampfung über Zeit seines Trockenliegens zeigt.

Eine Probe wurde gegen etwa 13.30 Uhr entnommen, eine andere gegen etwa 19.00 Uhr. Dazwischen hatte der Tümpel keinen Kontakt zum Seewasser. Die Oberfläche und die Tiefe des Tümpels hatte sich deutlich verringert. An vielen Stellen ragten die Kotkringel des Wattwurms vom Boden aufsteigend bis über die Oberfläche des Priels hinaus.

Beide Proben mit jeweils genau 1000 Gramm Masse wurden getrennt in ein großes Backblech geschüttet. Bei Temperaturen zwischen 150 bis maximal 270 Grad verdunstenste das Wasser in etwa einer 45 bis 60 Minuten vollständig. Das Backblech war zur Mitte hin tiefer als an seinen Rändern. Die Evaporite (Verdunstungsrückstände) entstanden in einer zeitlichen Abfolge vom Rand des Bleches hin zur Mitte.

Probe I (13.30 Uhr): am Rand des Backbleches fand man schmutzig-cremefarbene Ablagerungen, in der Mitte fast blütenweiße. Die Gesamtmasse lag bei etwa 35 Gramm.

Probe II (19.00 Uhr): die Ablagerungen waren über das gesamte Backblech hinweg hell weiß, an den Rändern nur etwas dunkler als in der Mitte Die Gesamtmasse lag bei etwa 40 Gramm.

Dass die Salinität von Wasser aus Wattflächen deutlich von den Werten der offenen See abweichen kann, wird in der Literatur ausdrücklich besprochen. Dabei können die Jahreszeiten^[2] als auch die Dauer der Verdunstung während eines Trockenfallens^[3] eine Rolle spielen.

Ergebnisse

Die mit einfachsten (Haushalts)Mitteln hier durchgeführten Versuche bestätigen zunächs die Angaben aus der Literatur für die Salinität an der Nordseeküste. Ferner deuten sie an, dass die Salinität umso mehr ansteigen kann, je länger eine Wassermenge der Verdunstung ohne erneuter Wasserzufuhr ausgesetzt ist.

Wasser der offenen See: 30 g/kg als 👉 Salinität

Gezeitenpfütze mit kurzer Verdunstungszeit: 35 g/kg als 👉 Salinität

Gezeitenpfütze mit langer Verdunstungszeit: 40 g/kg als 👉 Salinität

Berücksichtigen muss man, dass die gewogenen Rückstände auf dem Backblech als Verdungstungsgefäß zunächst Salze verschiedener Arten aber auch andere Stoffe wie Gips oder Schwebstoffe enthalten können. Die oben angegebenen Werte stellen also eher Obergrenzen als direkte Werte für die Salinität dar.

Praktische Tipps

Nimm als Probe mehr Wasser als du nachher verdampfen willst. Lasse das Wasser einen Tag in einem tiefen Gefäß stehen, dass sich Schwebstoffe am Boden absetzen und später nicht als vermeintliche Salze oder Evaporite mitgewogen werden.

Die Verdunstung an offener Luft dauert je nach Wetter viele Tage.

In einem Backofen dauert die Verdunstung unter einer bis wenige Stunden.

Auch bei Temperaturen bis 270 °C kocht das Wasser nicht mit großen Blasen sonder nur mit kleinen Bläschen.

Bei Umluft bilden sich feine weiße Krusten an den Innenwänden des Backofens. Diese fehlen beim späteren Wiegen.

Die Evaporite (Verdunstungsrückstände) haften zum Teil sehr fest am Backblech an.

Die Ankrustungen sind weniger fest, wenn man das Wasser während der Verdunstung immer wieder in Bewegung bringt.

Eine Geschäftsidee?

Wenn es so einfach ist, doch recht große Mengen Salz aus dem kostenlosen Meereswasser der Nordsee zu gewinnen, ließe sich dann daraus nicht ein Geschäft aufziehen? Tatsächlich wurde genau das unweit der Wasserentnahmestelle auf Wangerooge probiert. Auf der Binnenseite der Dünen steht noch heute ein Haus mit dem Namen Saline. Dort befand sich einmal eine größere Anlage zur Gewinnung von Salz aus Meerwasser. Das Unternehmen hatte sich letzten Endes aber nicht gerechnet. Zur Historie, siehe den Artikel zur 👉 Saline Wangerooge

Eine erste Abschätzung, ob sich eine Saline heute auf Wangerooge rechnen könnte kann man leicht mit Hilfe einiger weniger Zahlen durchführen. Eine wichtige Leitentscheidung ist dabei, ob man das Meereswasser natürlich verdunsten lassen will oder ob man es durch eine Erhitzung aktiv verdampfen möchte. Gegen die natürliche Verdunstung spricht vor allem, dass der Prozess bei üblichem Nordseewetter sehr lange dauert, man dazu große Verdunstungsflächen benötigt und Regen den Erfolg immer wieder bedrohen würde. Und im Winter dürften die Verdunstungsraten so niedrig sein, dass der Betrieb ganz eingestellt werden müsste. Das alles spricht für eine aktive Verdampfung des Wassers durch Zufuhr von Energie. Bequem nutzbare Energie aber ist nicht umsonst zu haben. Für einen Betrieb auf der Urlaubsinsel dürfte ein Betriebserlaubnis für eine Siedeanlage mit Öl- oder Gasfeuerung fragwürdig sein. Wenn überhaupt, käme als Energiequelle wahrscheinlich nur Strom in Frage. Mit den folgenden Zahlen kann man selbst abschätzen, wie teuer es wäre, das Meerwasser ganz zu verdampfen.

Um einen Liter Wasser um ein Grad Celsius wärmer zu machen benötigt man 4,2 kJ, also 4200 Joule 👉 spezifische Wärmekapazität von Wasser

Die Ausgangstemperatur des Wassers kann man je nach Jahreszeit irgendwo zwischen 0 °C und maximal 20 °C ansiedeln.

Um einen Liter Wasser von 100 °C zu verdampfen benötigt man 2257 kJ also 2257000 Joule 👉 Verdampfungswärme von Wasser

3,6 Millionen Joule oder 3600000 Joule ergeben als Energiemenge zusammen eine 👉 Kilowattstunde

Im Jahr 2026 konnte man den Preis für eine Kilowattstunden Strom mit grob etwa 50 Cent ansetzen.

Im Jahr 2026 kostete ½ kg billiges Tafelsalz im Supermarkt etwa 30 Cent.

Mit diesen Angaben kann man selbst abschätzen, ob sich der Gedanke einer Salzgewinnung durch aktive Verdampfung wirtschaftlich überhaupt lohnen kann. Wenn die Kosten für den Strom höher sind als der mögliche Erlös beim Verkauf, muss man überhaupt nicht mehr weiter denken.

Fußnoten

[1] Der Salzgehalt der Nordsee liegt im Nordwesten, auf der Höhe von Schottland, mit etwa 3,5 % am höchsten. Ander südlichen Küste nimmt er im Sommer von der Oosterschelde in den Niederlanden bis zur Elbmündung im Osten von etwa 3,4 auf um die 3,0 % ab. Im Winter liegen die Werte entlang dieses Küstenabschnittes näher bei 3,0 %. Eine wichtige Rolle spielen hier die Süßwassereinträge von Flüssen. In: SH, Nordseezustand 2008-2011, Berichte des BSH, Nr. 54, 311 pp., Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hamburg und Rostock, 2016. ISSN-Nr. 0946-6010. Dort im Kapitel "3. Meeresphysik", Unterkapitel "3.6 Salzgehalt", Seite 138. Online: https://www.bsh.de/download/Berichte-des-BSH-54.pdf

[2] Für den Jadebusen an der deutschen Nordseeküste wurden in den 1970er Jahren Salinitäten zwischen 2,2 bis 3,3 % (22 bis 33 Promille) angegeben. Die niedrigsten Werte hat man am Ende der verdunstungsarmen und regenreichen Winterzeit im März, die höchsten Werte von Ende August bis Ende Oktober, wenn die Verdunstung eher stark ist. In: Hans-Erich Reineck: Das Watt. Ablagerungs- und Lebensraum. Dritte Auflage. Senckenberg-Buch 50. Verlag Waldemar Kramer. Frankfurt am Main. 1982. ISBN: 3-7829-1067-2. Dort im Kapitel "IV. Das Watt als Lebensraum", von Jürgen Dörjes, speziell die Seiten 111 (Jahresgang als Graph) bis 113 (explizite Angaben im Text).

[3] Gezeitenpfützen sind stehende Gewässer und vom fließenden Wasser abgeschlossen. Bei starkem Regen nimmt der Salzgehalt ab, bei starker Verdunstung nimmt er zu. Geht man für die südliche Nordsee von Salzgehalten von 2,8 bis 3,3 % aus, und geht man dann weiter von Schwankungen bis zu 2,5 %-Punkten um diese Mittelwerte aus, dann kommt man auf Salzgehalte in solchen Bereichen von 0,3 % (extrem ausgesüßt) bis 5,8 % (extrem salzig. In einem Fachbuch heißt es zum Salzgehalt auf "Wattflächen", dass "unter extremen Bedingungen wie Gewitterregen" oder nach "intensiver Sonneinstrahlung" dann doch "Schwankungen bis 25 Promille möglich" sind. In: Hans-Erich Reineck: Das Watt. Ablagerungs- und Lebensraum. Dritte Auflage. Senckenberg-Buch 50. Verlag Waldemar Kramer. Frankfurt am Main. 1982. ISBN: 3-7829-1067-2. Dort im "Kapitel IV. Das Watt als Lebensraum" von Jürgen Dörjes, Seite 113. Siehe auch 👉 Gezeitentümpel