So funktioniert Umkehrosmose

Reversosmose ist eine andere Bezeichnung für die Umkehrosmose, zu deren Verständnis aber zunächst auf die Osmose eingegangen werden muss. Das Wort stammt aus dem Altgriechischen und hat dort verschiedene Bedeutungen, z. B. Eindringen, Schub, Antrieb oder Stoß. In der modernen Naturwissenschaft wird damit ein gerichteter Fluss sehr kleiner Teilchen in der Größenordnung von Molekülen gemeint, die eine Trennschicht (z. B. eine Membran) durchdringen bzw. auch von dieser zurück gehalten werden (Filterwirkung).

In diesem Zusammenhang fällt auch immer wieder der Begriff "semipermeable Membran". Das darf man sich so vorstellen, dass Teilchen wie Salze oder Kohlenwasserstoffe in einer Lösung (Wasser oder Alkohol) durch eine solche "selektive" Membran geschoben oder gedrückt werden, aber die Membran lässt nur die Flüssigkeit selbst und vielleicht auch die ganz kleinen Moleküle durch, hält aber die größeren Teilchen zurück, die auf diese Weise zugleich abgetrennt werden können.

Bei der Umkehrosmose geht es nun um den folgenden Prozess:
Zwei Behälter sind durch eine solche semipermeable, also halbdurchlässige Membran voneinander getrennt. Auf der einen Seite befindet sich ein Medium dessen Stoffkonzentration vermindert werden soll, auf der anderen Seite soll dagegen derselbe Stoff aufkonzentriert werden. Anschaulich erklärt wird das auf einer Unterseite des Wasserratgebers https://www.starkfilters.com/wasserfilter-im-test/. Das Medium bzw. Lösungsmittel muss dazu einem bestimmten gerichteten Mindestdruck ausgesetzt werden, der dem natürlichen Bestreben des Konzentrationsausgleichs, das auch etwas mit dem Entropiebegriff zu tun hat, genau entgegen wirkt. Normalerweise würde das Lösungsmittel seinem natürlichen Bestreben folgen und sich dorthin bewegen, wo es vermehrt Stoffe gibt, die sich darin lösen möchten, aber der diesem Bestreben entgegen gerichtete Druck führt nun genau zum umgekehrten Verhalten: Das Lösungsmittel tendiert in die Richtung, wo ohnehin schon viel Lösungsmittel und nur noch wenig gelöste Stoffe vorhanden sind.

Ein Anwendungsbeispiel für die Umkehrosmose ist die Meerwasserentsalzung. Meerwasser weist mit ungefähr 30 bar einen recht hohen osmotischen Druck auf, quasi als Maß dafür, wie groß das Bestreben von Wasser ist, Natriumchlorid und die anderen Salze zu lösen. In der Meerwasserentsalzung muss daher ein Gegendruck von 60 bis 80 bar aufgebracht werden, um das Salzwasser auf einer Seite der Membran immer weiter aufzukonzentrieren entgegen des Bestrebens, sich mit dem Trinkwasser vermischen zu wollen. Im extrem salzhaltigen Toten Meer liegt bereits ein osmotischer Druck von ca. 350 bar vor, der deutlich unter Einsatz großer Energiemengen überboten werden müsste, würde man daraus Trinkwasser aufbereiten wollen.

Obwohl Mineralwasser als geschmacksneutral gilt gibt es auch hier gravierende Unterschiede, die der Verbraucher beachten sollte. Gewonnen wird es aus natürlichen Quellen, hier wird es auch direkt in Falschen abgefüllt. Es handelt sich dabei um Regenwasser, das über lange Zeit durch winzige Risse und Spalten durch den Boden in die Tiefe gesickert ist.

Die lange und weite Wanderung:

Auf seinem Weg in tiefere Erdschichten löst es Mineralien aus den verschiedenen Gesteinsschichten heraus. Der unterschiedliche Geschmack des Mineralwassers bildet sich hier ganz einfach dadurch, dass das Wasser beim Durchsickern des Gesteins verschiedene Mineralien in verschieden hohen Konzentrationen aufnimmt, je nach dem um welches Gestein und um welche Zusammensetzung des Gesteins es sich handelt. Außerdem werden viele Mineralwasser noch zusätzlich mit Kohlensäure versetzt, was den Geschmack ebenfalls verändern kann.

In vulkanischen Gebieten kommt beispielsweise natürliche Kohlensäure hinzu, die aus dem Erdinneren aufsteigt. Mineralwasser ist das einzige Lebensmittel, das in Deutschland amtlich zugelassen werden muss. Nur die Wenigsten wissen, dass ein Hersteller sein Produkt erst Mineralwasser nennen darf, wenn er bestimmte Anordnungen in der Mineral- und Tafelwasserverordnung erfüllt. Darin sind beispielsweise strenge mikrobiologische Grenzwerte für Mineralwasser festgelegt. Hier ist eine regelmäßige Überprüfung und Einhaltung der Werte unerlässlich. Ein solches Produkt muss unabdingbar aus unterirdischen Quellen stammen und seine Inhaltsstoffe dürfen nur leicht von den Normwerten abweichen. Jedoch darf ihm Eisen und Schwefel, zum Schutz des Verbrauchers entfernt werden. 

Wie ist die Qualität definiert?

Je nach Marke kann es zu Unterschieden in der Qualität kommen. Zu Beachten ist die Konzentration von Inhaltsstoffen wie Kalzium, Magnesium und Natrium im Wasser. Um einen Mineralienverlust zu vermeiden sollte hier auf eine entsprechend passende Wassersorte geachtet werden. Die üblichen Konzentrationen in reichhaltigem Mineralwasser liegen bei mindestens 200 Milligramm Natrium, 150 Milligramm Kalzium und 50 Milligramm Magnesium pro Liter Mineralwasser. Jedoch steht natürlich auch hier als erstes der individuelle Geschmack des Verbrauchers im Vordergrund. Zu unterscheiden ist Mineralwasser von Quellwasser, das keine Mineralstoffe enthalten muss und Tafelwasser, das ein künstlich hergestelltes Produkt aus Leitungswasser als Grundsubstanz und weiteren Zutaten, wie zum Beispiel Meerwasser ist.