Umkehrosmoseanlagen bereiten Wasser schonend ohne den Einsatz von Chemikalien auf und funktionieren nur mit dem Einsatz von hohem Druck. Was in der Industrie und privat in der Aquaristik schon längst gang und gäbe ist, könnte in jedem Haushalt hilfreiche Dienste leisten.
Was ist Osmose? Was ist Umkehrosmose?
Die Natur liebt das Chaos. Um es herzustellen, durchmischen sich Moleküle in Flüssigkeiten, bis eine ausgeglichene Mischung entsteht. Befindet sich nun eine semipermeable (also halbdurchlässige Membran) zwischen zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Konzentration, dann wandern die Wassermoleküle auf die Seite mit der höheren Konzentration, um die Mischungsverhältnisse zu beiden Seiten auszugleichen. Diesen Vorgang nennt man Osmose. Er ist vollkommen natürlich und findet tagtäglich auch im menschlichen Körper statt.
Die Osmose ist die Grundlage praktisch aller Stoffwechselvorgänge in der Natur. Menschliche und tierische Zellen sind durch Zellmembranen voneinander getrennt. Diese dient als semipermeable Membran, die die Wassermoleküle passieren lässt, größere Moleküle aber zurückhält.
Die Umkehrosmose ist hingegen ein künstlicher Vorgang. Dabei wird Wasser von einer Pumpe mit hohem Druck gegen eine Membran gepresst, in der die ungewünschten Stoffe und Moleküle hängenbleiben. Dieser Vorgang ist notwendig, da das reine Wasser aufgrund der Osmosegesetze sofort zurück auf die verunreinigte Seite wandern wollen würde. Daher ist es wichtig, dass die Pumpe einen Druck erzeugt, der deutlich höher ist als der osmotische Druck von der anderen Seite.
Die Umkehrosmose gilt als einer der besten und gesündesten Wege der Wasseraufbereitung. Das Wasser wird sozusagen einfach nur mechanisch von Verunreinigungen getrennt. Es kommt zu keinem Einsatz von Chemikalien, die sich in unserer Nahrung oder im menschlichen Körper ablagern und erst mühsam wieder abgebaut werden müssten.
Obwohl oft umgangssprachlich von Osmoseanlagen gesprochen wird, sind all diese Geräte in Wahrheit Umkehrosmoseanlagen. Das gewünschte Ergebnis ist schließlich keine homogene Flüssigkeitsmischung, sondern möglichst reines Wasser. Dieses lässt sich nur mittels Umkehrosmose herstellen. Obwohl daher der Name Osmoseanlage gemäß der Funktion unsauber ist, sind im Sprachgebrauch beide Wörter in Gebrauch und können somit als Synonyme angesehen werden.
Die Eigenschaften von Osmosewasser
Das aus einer Umkehrosmoseanlage gewonnene Wasser nennt man auch Osmosewasser. Dieses ist nahezu reines Wasser. Das klingt nun banaler als es eigentlich ist, denn in der Natur existiert ein solch reines Wasser gar nicht. Üblicherweise sind darin verschiedene Stoffe wie Mineralien, Ionen, Salze und Nährstoffe gelöst. In unserem Leitungswasser finden sich ca. 30 000 verschiedene Stoffe. Doch diese sind nicht unbedingt Grund zur Sorge, denn die meisten davon sind völlig harmlos oder sogar gesund. Mineralwasser z.B. wird sogar bewusst mit Mineralien angereichert, bevor es in den Verkauf kommt.
Osmosewasser enthält also nicht nur keine Verunreinigungen mehr, sondern auch keine Salze, Mineralien, etc. Das bedeutet also, dass auch der Kalk aus dem Wasser herausgefiltert wird. Was beim Putzen von Armaturen erfreulich ist, ist in unserem Körper durchaus mit Vorsicht zu genießen. Ohne Kalk hat Osmosewasser einen Härtegrad von nahezu 0. Dies hat zur Folge, dass sich auch der pH-Wert von ursprünglich 7 auf ca. 5 herabsenkt. Osmosewasser reagiert also als schwache Säure. Es kann daher nicht nur unsere Zellstrukturen angreifen, sondern auch wichtige Spurenelemente herausschwemmen. Osmosewasser darf also niemals in größeren Mengen pur getrunken werden. Stattdessen solle man es immer mit einer kleine Menge Leitungswasser vermischen.
Wie arbeitet eine Osmoseanlage?
Wie schon erwähnt arbeitet eine Osmoseanlage eigentlich nach dem Prinzip der Umkehrosmose. Da das Wort Umkehrosmoseanlage aber für den alltäglichen Sprachgebrauch eher ungeschickt ist, werden die Geräte häufig einfach Osmoseanlagen genannt.
Die Anlagen arbeiten immer mit demselben Prinzip: unter hohem Druck wird das Wasser gegen eine extrem feinmaschige Membran gepresst. Bei kleineren Anlagen reicht der Druck aus der Wasserleitung aus, bei größeren muss hingegen eine leistungsstarke Pumpe nachhelfen.
Das verunreinigte Wasser wird entlang der Membran abgeführt, um ein Verstopfen der Membran zu vermeiden. Dennoch müssen Membranen in regelmäßigen Abständen zusätzlich gereinigt oder sogar ausgetauscht werden. Die Reinigung erfolgt in der Regel durch Gegenspülen von der anderen Seite der Membran.
Auf der anderen Seite wird das gereinigte Wasser aufgefangen. In der Regel fällt bei diesem Vorgang wesentlich mehr des verunreinigten Wassers an. Die Effizienz der Osmoseanlage bestimmt dabei die Menge des verlorenen Wasservolumens. Im privaten Bereich kann dieses Wasser aber noch problemlos zum Duschen, für die Toilettenspülung oder zum Blumengießen verwendet werden.
Manche Osmoseanlagen sind zusätzlich mit einem Aktivkohlefilter versehen. Die Aktivkohle filtert Keime und Chemikalien aus dem Wasser, die die Osmoseanlage nicht zu 100% erwischt. Da sich die Aktivkohle mit der Zeit erschöpft, muss sie in regelmäßigen Abständen gewechselt werden.
Verschiedene Arten von Osmoseanlagen
Je nach Einsatzgebiet existieren Osmoseanlagen in den unterschiedlichsten Größen und haben auch stark abweichende Durchsatzgeschwindigkeiten. Anlagen für den privaten Gebrauch sind klein und handlich, können problemlos am Wasseranschluss im Haushalt betrieben werden und bringen am Tag bis zu 200 Liter Osmosewasser hervor. Im Fachhandel gibt es zur passenden Größe die richtige Beratung. Anlagen in industriellen Betrieben sind dagegen verhältnismäßig größer, arbeiten mit höherem Druck und haben dadurch auch eine größere Leistung.
Vom Art des Betriebs her gibt es bei Osmoseanlagen unabhängig von der Größe zwei Systeme: mit und ohne Tank. Jene mit Tank speichern das Wasser für einen späteren Gebrauch, während jene ohne Tank (auch Directflow genannt) immer genau so viel Osmosewasser herstellen, wie im Moment gebraucht wird. Beide Systeme gehen sowohl mit Vor- als auch mit Nachteilen einher.
Osmoseanlagen mit Tanksystemen sind in der Anschaffung in der Regel preiswerter. Durch den Wasserspeicher können große Mengen Wasser auf einmal abgezapft werden. Allerdings kann das Wasser durch die Lagerung abgestanden sein. Dies geschieht vor allem deswegen, weil sich die Behälter nie komplett leeren lassen. Durch die Speicherung haben auch Keime Zeit, sich auszubreiten, weswegen die Tanks regelmäßig desinfiziert werden müssen.
Directflow Systeme sind teurer in der Anschaffung. Das liegt vor allem daran, dass sie mit einer zusätzlichen Pumpe betrieben werden anstatt nur den Druck des Wasseranschlusses zu verwenden. So lassen sie sich aber auch bei niedrigem Wasserdruck installieren und sind in der Lage, am Tag größere Mengen Osmosewasser zur Verfügung zu stellen, welches noch dazu jederzeit frisch ist. Andererseits können keine größeren Wassermengen auf einmal entnommen werden und durch die eingebaute Pumpe benötigen sie in jedem Fall einen Stromanschluss.
Einsatzgebiete in der Industrie
Insbesondere für das Militär wurden mobile Osmoseanlagen entwickelt, die Gewinnung von Trinkwasser aus nahezu jeder Wasserquelle ermöglichen. Dies ist wichtig bei langen Außeneinsätzen oder in verseuchten Gebieten. Auch in der Raumfahrt kommen solche mobilen Geräte zum Einsatz, um im Notfall bei unerwartet langen Missionen Trinkwasser sogar aus Eigenurin gewinnen zu können.
Auch bei der alltäglichen Trinkwasseraufbereitung kommen Osmoseanlagen zum Einsatz. Diese werden meist in Kombination anderer Systeme eingesetzt, um für optimales Leitungswasser zu sorgen. Zu diesen zugeschalteten Systemen gehört unter anderem der Einsatz von UV-Licht, Chlor, Aktivkohle oder Ionentauscher.
Viele industrielle Betriebe nutzen Umkehrosmose, um Brauchwasser zu recyclen und wieder ins hauseigene System einzuspeisen. Ebenso wird Broilerwasser der Kalk entzogen, damit es beim Verdampfen nicht zu Ablagerungen kommt. Aus ähnlichen Gründen möchte man Putzwasser (z.B. in Autowaschanlagen) möglichst kalkfrei halten.
Besonders in der Nahrungsmittelindustrie ist der Einsatz von Osmosewasser immens wichtig. Die Produktion von Lebensmitteln unterliegt strengen hygienischen Auflagen. Eine Filterung oder Wasseraufbereitung mittels Chemikalien kann sich kein Betrieb leisten. Daher kommt es sehr entgegen, dass das Wasser für die Herstellung von Lebensmitteln aus sauber und hygienisch geführten Osmoseanlagen kommt. Zu keinem Zeitpunkt kommt das Wasser mit gefährlichen Chemikalien oder Keimen in Berührung und kann bedenkenlos zur Weiterverarbeitung verwendet werden. Ebenso hohe hygienische Standards gelten bei der Herstellung von Medikamenten.
Industriezweige, die mit gefährlichen Stoffen hantieren, müssen ihr Wasser aufbereiten, um es überhaupt erst in das Abwassersystem speisen zu dürfen. Auch hier kommt eine Osmoseanlage entgegen, denn neben Verunreinigungen entfernt sie auch Mikroorganismen, Schwermetalle, medizinische Rückstände, Nitrat und sogar radioaktives Material.
Weitere Industriezweige, die von Osmosewasser in der Produktion profitieren sind die Elektronik-, Textil-, Kosmetik- und Papierindustrie.
Einsatzgebiete für Privatpersonen
Auch für den privaten Haushalt lohnt sich die Anschaffung einer kleinen Osmoseanlage durchaus. Aufgrund der niedrigen Ionendichte sollte Osmosewasser niemals pur getrunken werden, sondern stattdessen mit Leitungswasser oder isotonischen Getränken vermischt werden. Zum Kochen eignet es sich allerdings optimal, da Osmosewasser garantiert nicht den Geschmack verfälscht.
Diverse Haushaltsgeräte werden mit Wasser betrieben. Dazu gehören Kaffeemaschinen, Luftbefeuchter, Eierkocher, Aromalampen und natürlich Dampfbügeleisen. All diese Geräte haben beim Betrieb mit Osmosewasser eine wesentlich höhere Standzeit, da es nicht zu ungewünschten Kalkablagerungen kommen kann.
Als Blumenwasser und für empfindliche Gartenpflanzen hat sich Osmosewasser ebenfalls bewährt.
Auch zum Putzen eignet sich Osmosewasser. Dies gilt insbesondere für Küchenoberflächen, Badezimmerarmaturen, Fenster und anderen Oberflächen, auf denen man unschöne Kalkflecken lieber vermeiden möchte. Da Osmosewasser selber keinen Kalk enthält und ihn daher gierig aufnimmt, lässt es sich auch umgekehrt sehr gut einsetzen, um diverse Geräte oder Oberflächen zu entkalken.
Das wohl offensichtlichste Einsatzgebiet für eine private Osmoseanlage ist aber die Aquaristik. Viele tropische Süßwasserfische (insbesondere aus Südamerika und Südostasien) fühlen sich in weichem Wasser am wohlsten. In Europa kommt das Leitungswasser aber meist viel zu hart aus der Leitung. Osmosewasser hilft dabei, für diese Fische und viele Wasserpflanzen optimale Bedingungen herzustellen. Dabei ist aber Osmosewasser nicht automatisch für alle Fische gesund. Einige Arten fühlen sich nämlich durchaus auch in hartem Wasser zu Hause. Besitzer von Salzwasseraquarien sind sogar zwingend auf den Einsatz einer Osmoseanlage angewiesen. Denn das Salz wird in möglichst reines Wasser gemischt, um den exakten Salzgehalt genau bestimmen zu können.