Bei der Umkehrosmose handelt es sich um ein physikalisches Verfahren, bei dem im Wasser gelöste Stoffe mittels Druck aufkonzentriert und somit aus dem Wasser entfernt werden können. Ursprünglich wurde dieser Prozess für die Abwasseraufbereitung in Raumfahrt und Militär entwickelt.
Beim Prozess der Umkehrosmose wird der natürliche Osmose-Prozess, das natürliche Verlangen nach Konzentrationsausgleich einfach umgekehrt. Dies geschieht, indem der osmotische Druck in einer Umkehrosmose Anlage übertroffen wird und somit der Osmose-Prozess umgekehrt wird. Durch Umkehrosmoseanlagen ist eine deutlich feinere Trennung möglich, als es beispielsweise in einem herkömmlichen Feinfilter der Fall ist. Ein ähnlich hoher Wirkungsgrad kann bestenfalls noch mit dem Kondensationsverfahren erreicht werden. Allerdings wird hierbei eine deutlich größere Menge Energie benötigt, da die Flüssigkeit bis über den Siedepunkt erhöht werden muss. Damit ist dieses Verfahren nicht nur deutlich energieintensiver und damit auch aus ökologischen wie auch ökonomischen Betrachtungspunkten benachteiligt, es kann auch zu einer thermischen Zersetzung oder Verflüchtigung im Wasser gelöster Inhaltsstoffe kommen.
Wie ist eine Anlage zur Umkehrosmose genau aufgebaut?
Das Herzstück einer Umkehrosmose Anlagen ist die semipermeable (halbdurchlässige) Membran. Daneben ist eine solche Anlage noch mit Vor- sowie Nachfiltern ausgestattet. Gerade im Vorfilter sammeln sich eher grobe Verunreinigungen wie Schmutzpartikel jeglicher Art. Das sind beispielsweise Sand- oder Rostpartikel. Die Vorfilter übernehmen eine wichtige Aufgabe im Gesamtprozess, da gröbere Schmutzpartikel die Membran beschädigen könnten. Daher sollten diese stets im vorgegebenen Wechselintervall getauscht werden. Je nach Modell der Umkehrosmoseanlage kann noch ein Nachfilter aus Aktivkohle verbaut sein. Dieser soll dem Wasser einen natürlichen Geschmack verleihen. Je nach Anwendungsfall kann ein Aktivkohlefilter Sinn machen oder eben nicht. Die Membran, das Herzstück der Umkehrosmoseanlage, lässt bei Beaufschlagung mit dem jeweils notwendigen Systemdruck nur die Trägerflüssigkeit, das sogenannte Solvent, durch. Ist der notwendige Druck zur Umkehrosmose erreicht, dann passen die Solventmoleküle (z. B. Wasser) ähnlich wie bei einem normalen Filter durch die Membran. Hierbei hat die Membran allerdings keine durchgängigen Poren, wie es beispielsweise bei Membranfiltern der Fall ist. Vielmehr diffundieren die Moleküle und Ionen der Trägerflüssigkeit durch die Membran bzw. durch das Membranmaterial. Mit zunehmenden Konzentrationsunterschied steigt auch der zur Umkehrosmose benötigte Druck.
Wann muss die Umkehrosmose zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden
Umkehrosmoseanlagen haben ein breites industrielles Anwendungsspektrum. Das wohl bekannteste ist die Meerwasseraufbereitung bzw. -entsalzung mittels Umkehrosmose. Doch auch in der Aufbereitung von Prozesswasser in Krankenhäusern, technischen Prozessen oder beispielsweise für die Befüllung von Aquarien kann mit Umkehrosmose aufbereitetes Wasser nötig sein.
Doch auch im täglichen Leben kann die Umkehrosmose zum Aufbereiten von Leitungswasser, was später als Trinkwasser oder Kochwasser verwendet wird, angewendet werden. Obwohl das Leitungswasser vieler westlicher Industrienationen oft Spitzenwerte aufweist, finden sich auch hier Medikamentenrückstände. Auch die Überdüngung und Übersäuerung von Feldern durch die moderne Landwirtschaft in ihrem exzessiven Ausmaß sind für deutlich erhöhte Nitrat- und Nitritwerte des Grundwassers verantwortlich. Doch auch häufig eingesetzte Fungizide sowie Pestizide sind teilweise im Wasser enthalten. Diese tauchen in Analysen meist gar nicht auf, da ihr Nachweis aufwendig und damit teuer wäre. Deshalb macht es durchaus Sinn, sein Trinkwasser mit einer Umkehrosmoseanlage, welche am Ende des Wasserleitungssystems zwischengeschalten wird, selbst aufzubereiten.