Warum Umkehrosmose oft nicht die Lösung ist

 

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Umkehrosmose ist eine weit verbreitete Technologie zur Entsalzung von Wasser. Dafür wurde sie ursprünglich entwickelt und sie dort auch absolut sinnvoll im technischen Einsatz, unter kontrollierten Einsatzbedingungen.


Der Einsatz im Haushalt wirft Fragen auf, die wir nachfolgende beantworten wollen.  


Aus was besteht eine Umkehrosmose?


Die Umkehrosmose wurde ursprünglich in Kalifornien in Zusammenarbeit mit dem Staat Israel (Süsswassermangel) entwickelt, um aus Meerwasser Trinkwasser zu gewinnen. Bei der Umkehrosmose handelt es sich um eine Membran aus Polyamid (PA Polyamid, siehe Wikipedia-Eintrag). Dieser Kunststoff wird dabei auf ein poröses Trägermaterial polymerisiert und zwar derart, dass eine möglichst große Oberfläche entsteht. Der zunächst rechteckige Träger wird nun zu einer Tasche verklebt, die Öffnung der Tasche an ein gelochtes Rohr geklebt. Die PA-Schicht befindet sich außen an der Tasche.


Nun wird die Tasche um das Rohr gerollt, das Rohr schaut dabei vorne und hinten noch aus der gewickelten Tasche heraus. Damit Wasser zwischen die Schichten der gerollten Tasche fließen kann, wird noch ein gardinenartiger, sog. „Spacer“ eingewickelt. Auch auf die Reinwasserseite wird so ein Spacer eingebaut, damit das Wasser in der Tasche zum gelochten Rohr an der Entnahmestelle fliessen kann.

Es wird viel Kunststoff verarbeitet, der Bakterien auf allen Seiten – auch im Reinwasser – große Flächen zum Wachstum bietet.


Gehört eine Umkehrosmose in den Haushalt? 


Diese Frage sollte jeder für sich selbst beantworten. Im Wesentlichen lassen sich die Merkmale einer Umkehrosmose für den Haushalt folgendermaßen zusammenfassen:
 
Verkeimung des Wassers
Durch einen langsamen Betrieb in der Filterung, ist der Durchfluss relativ gering und ein Speichertank wird notwendig. Diese Speichertanks enthalten stehendes Wasser und sind Brutstätten für Bakterien. Hier entsteht eine Gefahrenerhöhung, abhängig von der Lagerdauer und Temperatur des gespeicherten Wassers. Des weiteren ist die Membran sehr anfällig für Verkeimung, da sich dort Schwebstoffe und Bakterien aufbauen und konzentrieren und zudem die Filtermodule nicht gespült werden. 


Geringe Entfernungsleistung
Umkehrosmose wurde zur Entfernung gelöster Bestandteile aus dem Wasser in technischen Anlagen, nicht im Haushalt, entwickelt. Generell werden Pestizide und Lösungsmittel nicht effektiv genug entfernt. Stattdessen entfernt die Umkehrosmose auch die natürlich vorkommenden, gesunden Mineralien und Spurenelemente im Wasser. Deshalb wird durch Osmose gewonnenes wasser oft mit teuren Mineralpulvern nachträglich angereichert. Ein Geschäft von dem Hersteller und die Vertriebswege solcher Anlagen besonders profitieren. 
 
Wie werden Stoffe durch die Umkehrosmose-Membran transportiert?
Der Transport von Wasser und gelösten Bestandteilen erfolgt aufgrund von drei Mechanismen: Wasser wird aufgrund eines Differenzdruckes zwischen Zulauf- und Reinwasserseite durch die Umkehrosmose-Membran gedrückt
Ionen im Wasser (Härte, Kochsalz, uvm.) und gelöste organische Substanzen wandern durch die Membran aufgrund des Konzentrationsunterschiedes zwischen Zulauf- und Reinwasserseite.

 

Mögliche Schwachstellen 

Keime und Partikel gelangen durch die Membran aufgrund von Fehlstellen in der Polyamidschicht, die bei der Beschichtung der Membran beispielsweise durch eingeschlossene Staubkörnchen entstehen.


Während Ionen von der Umkehrosmose-Membrane gut zurückgehalten werden, liegt die Rückhaltung für gelöste organische Substanzen recht niedrig. Abhängig von der Art z.B. des Pflanzenschutzmittels oder anderer gelöster organischer Substanzen liegt die  Rückhaltung nur zwischen 20% und 80% .

 

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Wieviel Wasser benötigt die Umkehrosmose um einen Liter Wasser aufzubereiten?

Bis zu 4 Liter pro Liter. Rechnet man mit einem Trinkwasserverbrauch von 4 Litern pro Person pro Tag, so ergibt sich bei einem 4-Personen-Haushalt ein Wasserverbrauch der Umkehrosmose von 16 bis zu 64 Litern! Das entspricht beinahe dem Inhalt einer Badewanne.


Welche Stoffe werden von der Umkehrosmose gut zurückgehalten?

Härte (Kalk)
Salze (Kochsalz und andere)
Metall-Ionen 

 

Natürliche, lebenswichtige, Mineralien, wie Magnesium und Kalzium werden demnach auch entfernt und müssen dann, für teures Geld, wieder künstlich zugesetzt werden.

 


Welche Stoffe werden von der Umkehrosmose NICHT ausreichend zurückgehalten?


Pflanzenschutzmittel
Hormonähnlich wirkende Substanzen
Arzneimittelrückstände
Bakterien (also auch Krankheitserreger)
Chlor (zerstört sogar die Membran)


Was passiert in der Umkehrosmose, wenn ich kein Wasser zapfe?
Im Stillstand stellt sich zunächst auf beiden Seiten der Membran der gleiche Druck ein. Das Konzentrat auf der Zulaufseite der Membran wird nicht mehr abtransportiert, sondern bleibt mit wesentlich erhöhter Konzentration an gelösten Substanzen auf der Zulaufseite im System. Jetzt haben die gelösten Bestandteile Zeit, durch die Membran auf die Permeatseite zu wandern.In den meisten Umkehrosmose-Systemen wird zudem ein Speichertank verbaut, der im Inneren eine Gummiblase besitzt, um Druck zur Entnahme bereitzuhalten. In diesem vermehren sich dann Keime bei Raumtemperatur geradezu explosionsartig.


Entfernt die Umkehrosmose auch Krankheitserreger?
Umkehrosmose ist ein Verfahren, das zur Entfernung gelöster Bestandteile aus dem Wasser in technischen Anlagen, nicht im Haushalt, entwickelt wurde. Ein grosses Problem stellt bei der Umkehrosmose die Biofilmbildung auf der Umkehrosmose-Membran dar.

 

Bakterien mit einer Größe ab 0,5 µm sind kleiner als handelsübliche Kohlefilter, wie sie oft als Vorstufe zu kleinen Umkehrosmoseanlagen im Haushalt eingesetzt werden, gehen also direkt durch auf die Umkehrosmosemebran. Dort finden sie ein aufkonzentriertes Angebot an Nährstoffen, ideal also, um die Bildung von Biofilm auf der Membran zu unterstützen. Die Bakterien des Biofilms produzieren dann EPS-Substanzen (Schleim), in dem dann die Nährstoffe direkt auf der Membran also noch weiter angereichert werden, was wiederum den Transport der gelösten Substanzen durch die Membran beschleunigt. 

 

Dass Umkehrosmose-Membranen immer wieder produktionsbedingte Fehlstellen aufweisen, erweist sich als besonders tückisch unter Berücksichtigung eines dichten Biofilms auf der Membran. Die Bakterien wandern durch jedes Loch, durch das sie hindurch passen ins Trinkwasser.

 

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Was macht Umkehrosmose mit dem Gleichgewicht des Wassers?
Kaltes Wasser, das aus unserer Leitung kommt befindet sich in der Regel im chemischen Gleichgewicht, das bedeutet es scheidet keine gelösten Substanzen aus und nimmt auch keine aus seiner Umgebung, beispielsweise den Rohrleitungen, auf. In manchen Regionen hat das Wasser einen Überschuss an Härtebildner in sich gelöst (beispielsweise Voralpenregionen), in manchen Regionen strebt das Wasser die Aufnahme von Mineralien an (beispielsweise Bayerischer Wald).

 

Entzieht man einem Wasser die gelösten Mineralien, so ändert sich dessen pH-Wert und es strebt es die Aufnahme neuer Mineralien an, um wieder ins Gleichgewicht zu kommen. Dasselbe passiert dann, wenn man Druck oder Temperatur des Wasser ändert. In der Umkehrosmose wird dem Wasser H2O entzogen, und das hat Folgen.


Welche Folgen hat der H2O Entzugs bei der Umkehrosmose
Die Konzentration der gelösten Bestandteile auf der Zulaufseite steigt an und damit findet auch ein schnellerer Stofftransport durch die Umkehrosmose-Membran statt


Auf der Zulaufseite fallen nun die vorher gelösten Ionen als Kristalle aus und bilden eine Deckschicht auf der Membran. Damit werden nicht nur die Strömungskanäle der Membran blockiert und der Durchfluß sinkt drastisch, sondern die Konzentration der Salze direkt über der Membran steigt ins theoretisch unendliche, also werden auch viel gelöste Substanzen durch die Membran transportiert.


Das Wasser auf der Permeatseite der Umkehrosmose hat nun einen abgesenkten pH-Wert und steht in diesem Zustand nun bei Raumtemperatur in den Leitungen und Vorratsbehältern des Gerätes, bis zum Verbrauch.

 

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