Osmose und Umkehrosmose

Osmose (griechisch: Eindringen, Antrieb, Anschub) wird in der Naturwissenschaft der Zulauf von Teilchen durch eine halbdurchlässige Membrane bzw. Trennwand genannt. In der Natur ist die Osmose ist für viele essentielle Vorgänge von Relevanz, insbesondere für die Regulierung des Wasserhaushalts in Flora und Fauna. Sie aber auch Anwendung in der Verfahrenstechnik und in der Medizin zur Trennung von Stoffen. Schon 1748 wurde ein Experiment dokumentiert, bei welchem ein mit Alkohol gefüllter und in entfetteter Blase eines Schweines verschlossener Zylinder in Wasser eingetaucht wurde. Alsbald blähte sich die Blase auf und zerbarst kurze Zeit später. Das einfließende Wasser brachte diese Blase zum platzen. Wir kennen diese Phänomen auch von Kirschen, die nach einem heftigen Regenguss nur noch aufgeplatzt vom Baume hängen .Wasser auf der Außenschicht der Kirschen enthalten hierbei sehr wenige Teilchen in gelöster Form, haben ergo ein sehr hohes chemisches Potential. Es dringt durch die Außenhaut in die Kirschen ein, in denen das Wasser wie ein Lösungsmittel durch seinen erhöhten Gehalt an Zucker ein niedrigeres Potenzial aufweist. Auch hier -genau wie bei der Schweineblase- erhöht sich durch das einfließende Wasser der Innendruck, und es kommt zur "Detonation". Wassermoleküle können diese Membran von beiden Seiten durchdringen, die kompakteren Zuckerteilchen jedoch nicht. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von semipermeablen (nur einseitig durchlässig) Membranen.

Die Umkehrosmose ist der natürliche Prozess den Osmosevorgang umzukehren. Bei der Umkehrosmose wird Wasser durch eine halbdurchlässige Membran mit sehr feinen Poren hindurchgepresst. Hierbei geht ein Trennungsvorgang auf molekularer Ebene vonstatten: Die Wassermoleküle durchdringen die Membrane, während Schadstoffe wie Nitrate, Arzneimittelreste, Pestizide und sogar organische Bindungen aufgefangen werden. Ebenso werden Chlorrückstände und unangenehme Aromen neutralisiert. Die Umkehrosmose hat ihren Ursprung in der Raumfahrt, als man für bemannte Orbits ein System zum Wasser-Recyceln entwickelte, weil man für den Weltraummodus scheinbar keine vernünftige Spülvorrichtung ersann. Großflächig zur Anwendung kommt die Umkehrosmose in den Arabischen Emiraten, nahezu der ganzen Golfregion und überall dort wo Meerwasserentsalzung den Trinkwasserhaushalt stabilisieren soll und muss. Auch findet diese Technik Anwendung im Lebensbereich bei der Herstellung diverser Direktsäfte, und vor allem auch in der Medizin, wo sie für die Dialyse-Methodik von unschätzbarem Wert ist. Sogar Kreuzfahrt-Riesen besitzen standardmäßig Umkehrosmose-Anlagen an Bord, um direkt vor Ort Meerwasser entsalzen zu können, da eine zu lange Lagerung an Bord die Qualität merklich vermindert. Alle Armeen der NATO werden mittlerweile bei Auslandseinsätzen nur noch ausschließlich mit Umkehrosmose-Wasser versorgt. Das Zeitalter für die kommerzielle Nutzung der Umkehrosmose hat bereits begonnen, es wird viele private Haushalte und Bauträger noch über Generationen hinweg beeinflussen.