Die Umkehr-Osmose Filtration ist ein technischer Durchbruch in der Wasseraufbereitung.
Entwickelt wurde das System von der US Regierung in den 60iger Jahren - im Auftrag der Navy und der NASA, die ein Trinkwasser-Recycling-System für bemannte Weltraumflüge benötigte. Mehrere hundert Millionen Dollar wurden in die Entwicklung dieser Methode zur Trinkwasseraufbereitung investiert.
Die US Umweltbehörde EPA (Environmental Protection Agency - USA) hat das Umkehrosmoseverfahren und die Destillation als die einzigen zwei effektiv wirksamen Methoden zur Trinkwasserproduktion bestätigt und empfohlen.
Das bedeutendste Anwendungsgebiet ist heutzutage die grosstechnische Meerwasserentsalzung. Weitere Einsatzbereiche sind Lebensmittelindustrie (Aufkonzentrieren von Fruchtsäften), Medizin (Dialyse), Abwasser-Recycling (z.B. in galvanischen Betrieben), auf Schiffen, in Haushalten, Restaurants, Hotels etc.
In den USA gehören Umkehrosmose-Anlagen schon lange zum Standard einer guten Küche.
Filtergeräte mit Osmosemembranen verwenden Akkumulations-Filter als Vorfilter zum Schutz vor Schwebstoffen. Anschliessende Aktivkohlefilter verringern den Chlorgehalt und schützen die hochwertige Osmosemembran. Regelmässiges Spülen verlängert erheblich die Lebensdauer der Umkehrosmose-Membran.
Umkehrosmose-Verfahren
Die Umkehrosmosetechnik (englisch: reverse osmosis) ist mit einer extrem feinen Filtration vergleichbar und wird daher auch als Hyperfiltration bezeichnet. Bei diesem Verfahren wird die Umkehrung eines Prozesses genutzt, der in der Natur elementare Bedeutung hat.
Osmose bezeichnet den Prozess des Konzentrationsausgleich zweier Flüssigkeiten durch eine halbdurchlässige Membran. Dieser Vorgang tritt immer auf, wenn zwei wässrige Lösungen mit unterschiedlicher Ionen-Konzentration durch eine semipermeable (halbdurchlässige) Wand getrennt sind.
Schema Reinigungsverfahren
Der Konzentrationsausgleich wird erreicht, indem das Lösungsmittel Wasser durch die Wand auf die Seite der höheren Ionen-Konzentration wechselt und somit die dortige Lösung verdünnt. In der Natur ist das Osmose-Prinzip von grösster physiologischer Bedeutung, wenn durch die semipermeablen Membranen nur das Lösungsmittel, nicht aber die gelösten Substanzen durchgelassen werden. Denn damit kann zum einen der Wasserhaushalt der Zellen reguliert und zum anderen ein Innendruck (Turgor, osmotischer Druck) zur Stabilität aufrecht gehalten werden.
Physikalisch gesehen sind die Ionen-Lösungen - die voneinander durch Membranen getrennt sind - immer bestrebt einen Konzentrationsausgleich zu erlangen. Das bedeutet, dass Ionen von der hochkonzentrierten Seite auf die Seite der niedrigeren Konzentration gelangen wollen.
Da die Membran eine Barriere darstellt, die die Ionen aufgrund ihrer molekularen Grösse nicht ohne weiteres durchwandern können, strömen stattdessen die kleineren Wassermoleküle von der niedrig konzentrierten Seite auf die höher konzentrierte. Dabei fliessen die Wassermoleküle so lange, bis entweder die Ionen-Konzentrationen der beiden Seiten ausgeglichen sind oder ein Druck auf der hochkonzentrierten Seite aufgebaut wird - der sogenannte osmotische Druck. Dabei gehorcht der osmotische Druck einer stark verdünnten Lösung den Gesetzen, die für ideale Gase gelten. Er steigt proportional zur Konzentration der Lösung an und nimmt proportional zur Temperatur zu.
Bei der Umkehrosmosetechnik wird das zuvor beschriebene Osmose-Prinzip umgekehrt. Auf der Seite mit den hohen Ionen-Konzentrationen (Leitungswasser, Rohwasser) wird ein Druck angelegt (Wasserleitungsdruck), der das Wasser in die andere Richtung zwingt, nämlich auf die Reinwasserseite mit der niedrigeren Konzentration. Die unerwünschten gelösten Stoffe (z.B. Härtebildner, Nitrat, Kieselsäure, Rückstände von Pestiziden und Medikamenten, um nur einige zu nennen) können aufgrund ihrer molekularen Grösse nicht durch die ultrafeine Membran gelangen - auf der Reinwasserseite ist somit fast ausschliesslich Wasser und keine Ionen.
Da während des Betriebs ständig Leitungswasser mit den darin enthaltenen Substanzen nachfliesst, müssen die von der Membran zurückgehaltenen Stoffe laufend abgeführt werden, damit ein Verstopfen der Membran verhindert wird. Eine Umkehrosmoseanlage produziert infolgedessen neben dem Reinwasser auch Abwasser (Konzentrat), das die unerwünschten Substanzen in erhöhter Konzentration enthält und die weggespült werden. Hierbei wird sogleich einer der gravierenden Unterschiede der Umkehrosmosetechnik zu Techniken mit Akkumulationsfiltern deutlich. Der Wirkungsgrad (Menge des filtrierten Wassers pro Menge Rohwasser aus der Leitung) ist zwar nie Eins, da stets "Abwasser" entsteht. Das mit Schadstoffen angereicherte Abwasser wird aber stets abgeführt, so dass es nie zur Akkumulation von zurückgehaltenen Schadstoffen an der Osmosemembran kommen kann.
Warum sollte gutes Wasser wenige Mineralsalze (anorganisch gebundene Mineralien) enthalten?
Nach neueren Erkenntnissen nimmt der menschliche Körper organisch gebundene Mineralien weit besser auf als anorganisch gebundene Mineralien. Die Anbindungsart der Mineralien hat direkten Einfluss auf die Aufnahmefähigkeit in unserem Körper. Wasser enthält Mineralien in anorganisch gebundener Form, in Form so genannter mineralischer Salze. Aus technischen Gründen der Haltbarkeit von Nahrungsmitteln, werden diesen oft Salze zugesetzt, und wir wissen - diese sind anorganischer Natur und können deshalb sogar belastend wirken, wenn gewisse Mengen überschritten werden.
Die neue Gefahr: Nanopartikel im Trinkwasser !Zum Glück sind Nanoteilchen so gross, dass sie mit der Osmosetechnik abgefiltert werden können.
