0,0001 µm klingt beeindruckend klein. Viele Hersteller verwenden solche Angaben deshalb prominent in der Kommunikation von Umkehrosmoseanlagen.
Aber was bedeutet diese Zahl technisch tatsächlich?
Und bedeutet eine Porengröße von 0,0001 µm automatisch, dass alles, was größer ist, vollständig aus dem Wasser verschwindet?
Nein.
Umkehrosmose ist keine klassische Siebfiltration. Genau das ist der entscheidende Punkt.
0,0001 µm sind 0,1 Nanometer
Zunächst lohnt sich die Umrechnung.
0,0001 µm = 0,1 nm
Zum Vergleich:
- 1 µm = 1.000 nm
- 0,001 µm = 1 nm
- 0,0001 µm = 0,1 nm
Die Zahl liegt damit in einer Größenordnung, die deutlich kleiner ist als typische Bakterien, Viren oder Schwebstoffe.
Das klingt zunächst nach einem extrem feinen Filter.
Allerdings ist die Bezeichnung „Porengröße“ bei einer RO-Membran technisch nicht so einfach zu interpretieren wie bei einem mechanischen Filter.
Umkehrosmose funktioniert nicht wie ein Sieb
Bei einem klassischen Sedimentfilter kann man sich das Prinzip tatsächlich vereinfacht wie ein Sieb vorstellen:
Partikel größer als die effektive Öffnung werden zurückgehalten.
Bei einer Umkehrosmosemembran funktioniert die Trennung wesentlich komplexer.
Eine semipermeable Membran wird unter Druck mit Wasser beaufschlagt. Wasser kann die Membran passieren, während viele gelöste Stoffe aufgrund ihrer Größe, Ladung und Wechselwirkungen mit der Membran deutlich stärker zurückgehalten werden.
Die Membran arbeitet deshalb nicht nach dem simplen Prinzip:
„Alles größer als 0,0001 µm bleibt draußen.“
Die tatsächliche Rückhaltung hängt vom jeweiligen Stoff und von den Betriebsbedingungen ab.
Was kann eine RO-Membran zurückhalten?
Umkehrosmose kann eine sehr breite Palette gelöster Stoffe reduzieren.
Dazu gehören je nach Membran und Betriebsbedingungen beispielsweise:
- viele gelöste Salze
- Calcium
- Magnesium
- Nitrat
- Fluorid
- Schwermetalle
- viele organische Verbindungen
- bestimmte PFAS
- Mikroorganismen
- Partikel
Die EPA beschreibt RO als Membranverfahren, das viele gelöste anorganische und organische Verunreinigungen reduzieren kann. Die konkrete Rückhaltung ist jedoch stoff- und systemabhängig. (U.S. EPA, Water Treatment Technologies for Microconstituents)
Warum „0,0001 µm“ trotzdem problematisch als Leistungsversprechen ist
Stell dir zwei Moleküle vor, die ungefähr gleich groß sind.
Das bedeutet nicht automatisch, dass beide von einer RO-Membran gleich gut zurückgehalten werden.
Denn zusätzlich zur Größe spielen unter anderem eine Rolle:
- elektrische Ladung
- Molekülstruktur
- Polarität
- Membranmaterial
- Wasserchemie
- Druck
- Temperatur
- Durchfluss
- Membranzustand
Deshalb kann man aus einer einzelnen Mikrometerangabe keine konkrete Rückhalterate für einen bestimmten Stoff ableiten.
Das ist bei der Bewertung einer RO-Anlage entscheidend.
Ein Beispiel: Nitrat
Nitrat ist ein gelöstes Ion.
Es ist also kein Partikel, das man sich als kleines „Körnchen“ vorstellen sollte.
Eine mechanische Filtration nach dem Motto „Porengröße kleiner als Nitrat“ ist deshalb nicht die richtige Denkweise.
Bei RO wird Nitrat durch die Membran deutlich stärker zurückgehalten als bei einem normalen Partikelfilter.
Wie hoch die tatsächliche Rückhaltung ist, hängt aber von Membran und Betriebsbedingungen ab.
Deshalb ist eine konkrete Leistungsangabe wie:
„99 % Nitratreduktion“
technisch wesentlich aussagekräftiger als:
„0,0001 µm Porengröße“.
Dasselbe gilt für PFAS
PFAS sind ebenfalls kein klassisches Partikelproblem.
Es handelt sich um eine große Gruppe unterschiedlicher fluorierter Verbindungen mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften.
Eine RO-Membran kann viele PFAS wirksam reduzieren, aber die Leistung kann je nach Verbindung und System variieren.
Die EPA bewertet Umkehrosmose als eine der Technologien, die zur PFAS-Reduktion eingesetzt werden können. Gleichzeitig hängt die tatsächliche Entfernung von der konkreten Membran und dem Betriebssystem ab. (U.S. EPA, Reducing PFAS in Drinking Water with Treatment Technologies)
Daher gilt auch hier:
Nicht nur auf die Membranbezeichnung schauen, sondern auf konkrete Prüf- und Leistungsdaten.
Was passiert mit den zurückgehaltenen Stoffen?
Das ist ein weiterer wichtiger Unterschied zur klassischen Filtration.
Bei einer Umkehrosmoseanlage wird nicht einfach nur ein Filtermedium immer voller.
Das Wasser wird in der Regel in zwei Ströme aufgeteilt:
Permeat
→ das aufbereitete Wasser
Konzentrat
→ der Wasserstrom, in dem die zurückgehaltenen Stoffe angereichert sind
Das Konzentrat wird aus dem System abgeführt.
Deshalb entsteht bei RO neben dem gereinigten Wasser ein weiterer Wasserstrom.
Wie viel Wasser dabei anfällt, hängt stark von der Anlage und ihrer Auslegung ab.
Warum braucht eine RO-Anlage Druck?
Osmose beschreibt ursprünglich einen natürlichen Konzentrationsausgleich über eine semipermeable Membran.
Bei der Umkehrosmose wird dieser Prozess durch Druck umgekehrt.
Der angelegte Druck muss den osmotischen Druck überwinden und einen Wasserfluss durch die Membran ermöglichen.
Deshalb benötigt eine RO-Anlage ausreichend Eingangsdruck beziehungsweise eine Druckerhöhung.
Ohne geeigneten Druck funktioniert die Membran nicht so, wie sie soll.
Temperatur beeinflusst die Leistung
Auch die Wassertemperatur spielt eine Rolle.
Wasser mit höherer Temperatur besitzt eine geringere Viskosität und kann deshalb leichter durch die Membran transportiert werden.
Das bedeutet aber nicht automatisch, dass höhere Temperaturen für jede RO-Anlage geeignet sind.
Membranhersteller geben konkrete Temperaturgrenzen und Betriebsbedingungen vor.
Deshalb sollte eine RO-Anlage immer innerhalb ihrer vorgesehenen Spezifikationen betrieben werden.
Warum Vorfilter wichtig sind
Eine RO-Membran arbeitet nicht isoliert.
Viele Anlagen setzen deshalb mehrere Vorstufen ein.
Typischerweise können dazu gehören:
Sedimentfilter
↓
reduziert Partikel
Aktivkohle
↓
reduziert beispielsweise Chlor und bestimmte organische Stoffe
RO-Membran
↓
reduziert viele gelöste Stoffe
Nachbehandlung / Remineralisierung
↓
passt das Wasser für die gewünschte Anwendung wieder an
Die Vorfilter schützen dabei nicht nur die Wasserqualität.
Sie können auch die Lebensdauer und Funktion der RO-Membran unterstützen.
Bedeutet RO automatisch „reines Wasser“?
Nein.
Auch hier sollte man Marketingbegriffe nicht mit analytischen Definitionen verwechseln.
RO kann sehr viele gelöste Stoffe reduzieren.
Das Wasser ist danach aber nicht automatisch chemisch identisch mit reinem H₂O.
Bestimmte Stoffe können die Membran teilweise passieren.
Außerdem können nach der Membran weitere Komponenten des Systems die Wasserzusammensetzung beeinflussen.
Deshalb sind konkrete Analysewerte aussagekräftiger als Begriffe wie:
„100 % rein“
oder
„entfernt alles“.
Warum eine niedrigere Zahl nicht automatisch eine bessere Anlage bedeutet
Bei klassischen Filtern klingt eine kleinere Porengröße zunächst logisch:
0,1 µm → besser als 1 µm → besser als 5 µm
Bei RO funktioniert dieser Vergleich nicht.
Die Leistungsfähigkeit einer RO-Anlage hängt nicht einfach davon ab, welche Zahl hinter „µm“ steht.
Wichtiger sind:
- Membrantyp
- Membranfläche
- Rückhalterate
- Permeatleistung
- Druck
- Wasserqualität
- Temperatur
- Systemauslegung
- Wartungszustand
Eine technische Bewertung sollte deshalb nicht bei der kleinsten angegebenen Zahl enden.
Was bedeutet „99 % Rückhaltung“?
Das ist eine wesentlich praktischere Kennzahl.
Angenommen, das Ausgangswasser enthält:
100 µg/L eines bestimmten Stoffes
und die Anlage erreicht unter definierten Bedingungen:
99 % Rückhaltung
Dann verbleiben theoretisch ungefähr:
1 µg/L
im Permeat.
Das Beispiel zeigt auch, warum die Ausgangskonzentration relevant ist.
99 % Rückhaltung bedeutet nicht automatisch „frei von diesem Stoff“.
Die verbleibende Konzentration hängt immer auch davon ab, wie viel ursprünglich vorhanden war.
Warum Wartung die tatsächliche Leistung beeinflusst
Eine RO-Membran bleibt nicht unter allen Bedingungen dauerhaft gleich leistungsfähig.
Mit zunehmender Nutzung können sich beispielsweise Ablagerungen oder Fouling entwickeln.
Auch beschädigte oder gealterte Membranen können ihre Rückhalteleistung verändern.
Deshalb benötigen RO-Anlagen:
- regelmäßige Wartung
- rechtzeitigen Filterwechsel
- Kontrolle der Vorfilter
- gegebenenfalls Membranwechsel
- hygienische Wartung des Systems
Eine technisch hochwertige Membran bringt wenig, wenn das Gesamtsystem nicht korrekt betrieben wird.
Was sollte man beim Kauf einer RO-Anlage vergleichen?
Nicht nur:
„Wie klein ist die Porengröße?“
Sondern mindestens:
Rückhalteraten
Welche Stoffe wurden tatsächlich getestet?
Prüfbedingungen
Bei welchem Druck, welcher Temperatur und welcher Wasserzusammensetzung?
Permeatleistung
Wie viel aufbereitetes Wasser produziert das System?
Wasserverbrauch
Wie viel Konzentrat entsteht?
Membranlebensdauer
Unter welchen Bedingungen wird sie erreicht?
Vorfiltration
Welche Vorstufen schützen die Membran?
Wartung
Was muss regelmäßig gewechselt oder gereinigt werden?
Diese Angaben sind für eine technische Bewertung wesentlich aussagekräftiger als eine einzelne Zahl in Mikrometern.
Und was bedeutet das für Verbraucher?
Wenn du auf einer RO-Anlage „0,0001 µm“ liest, kannst du die Angabe als Hinweis darauf verstehen, dass die Membran in einem extrem feinen Trennbereich arbeitet.
Aber:
Sie ist keine vollständige Beschreibung der Filterleistung.
Wenn du wissen möchtest, ob eine bestimmte Substanz reduziert wird, solltest du nach einer konkreten Leistungsangabe für genau diesen Stoff suchen.
Zum Beispiel:
„Welche Rückhalterate erreicht die Anlage für Nitrat?“
ist die bessere Frage als:
„Wie klein ist die Membran?“
Fazit
0,0001 µm entspricht 0,1 Nanometern.
Die Zahl klingt extrem klein, beschreibt bei einer Umkehrosmosemembran aber nicht einfach eine mechanische Sieböffnung, aus der sich für jeden Stoff automatisch eine bestimmte Rückhaltung ableiten lässt.
RO funktioniert über eine komplexe Membrantrennung unter Druck.
Deshalb sind konkrete Rückhalteraten, Prüfbedingungen und Systemdaten wesentlich aussagekräftiger als die Angabe einer scheinbaren „Porengröße“.
Kurz gesagt:
0,0001 µm sagt etwas über die Größenordnung der Membrantrennung aus. Es sagt allein nicht, was deine RO-Anlage tatsächlich aus deinem Wasser entfernt.
