Wasser Filtern

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Wasserfilter sind in der Zeit von Umweltverschmutzung und Krisenvorsorge immer wichtiger. Hält man doch nur etwa 3 Tage ohne sauberes Wasser durch. Verschmutztes Wasser zu trinken endet meistens mit noch mehr Wasserverlust im menschlichen Organismus, oder direkt mit einer Vergiftung mit darauffolgendem Tod.

Doch nicht nur als Krisenvorsorge ist die Überlegung zur Anschaffung einer Filterlösung ratsam. Selbst wenn man sein Wasser aus dem Super- oder Getränkemarkt bezieht ist man nicht sicher wie sauber das Wasser wirklich ist. Bestimmt ist es sauber genug um davon keine direkten Vergiftungserscheinungen zu bekommen, aber durch das Herstellungsverfahren entstehen nicht nur Umweltbelastungen, sondern wir reichern unseren Körper nach und nach mit industriellen Nebenprodukten, besehend aus Plastik- und Chemikalienrückständen, an. Spätfolgen sind schlicht nicht reell erforschbar, dafür aber sehr wahrscheinlich.

Ein weiterer Aspekt ist Nachhaltigkeit. Wer sich selbst um sein Wasser kümmert benötigt lediglich den Filter und ein Gefäß. Beides kann dabei immer wieder bzw. sehr oft benutzt werden.

Verzichten wir also auf gekaufte Wasserflaschen, egal ob aus Plastik oder Glas und Verwenden eine Filterlösung mit der eh vorhandene heimische Wasserleitung, bringt das verschiedene Vorteile.

So kann man komplett auf folgendes Verzichten:

  • Lieferketten
  • industrielle Reinigungsprozesse
  • ständige Produktion von Glas- und Plastikflaschen
  • die Herstellung und Verwendung der dafür nötigen Waschmittel
  • industrielle Infrastruktur, also extra dafür gemachte Maschinen
  • das Schleppen von Kästen und Plastikflaschenpacks

Auch dem Geldbeutel tut das gut. Verwendet man beispielsweise als Dauerlösung einen Umkehrosmosefilter für zuhause, fällt zwar augenscheinlich viel Abwasser an, die der Osmose Filtertechnik geschuldet ist, jedoch sind die Wasserkosten für Kaltwasser so gering, dass das immer noch kostengünstiger ist als Flaschenwasser zu kaufen, nach Hause zu transportieren, wieder zurückbringen und wieder reinigen zu lassen um sie dem Pfandflaschenkreislauf wieder zurückzuführen. Sprich, Wasser selbst filtern ist nicht nur die günstigste Variante um an sauberes Wasser zu kommen, sondern auch noch die Ressourcen schonenste.

Ebenfalls in einer Not- oder Survivalsituation, ist es gut zu wissen worauf es bei einem Filter ankommt, bzw wie man sich aus Umgebungsmaterialien einen bauen könnte. Deshalb dieser Artikel.

Skandal: Mehr Plastikrückstände in Glaswasserflaschen als in Plastikflaschen

Solange wir unser Wasser in verschlossenen Flaschen kaufen, fährt man sicher schon ganz gut, oder? Tja, falsch gedacht. Wie auch in vielen anderen Bereichen, in der die Industrie uns mit Überlebenswichtigem versorgt, wird auch hier ein von Natur aus reines Produkt durch industrielle Verarbeitung verpanscht.

Im Jahr 2024 wurde eine alarmierende Studie veröffentlicht, die zeigte, dass Wasser in Glasflaschen mehr Plastikpartikel enthalten kann als Wasser in Plastikflaschen. Diese Entdeckung wirft bedeutende Fragen zur Sicherheit von abgefülltem Wasser und den potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen des Konsums von Plastikpartikeln auf.

Quellen:

Untersuchung und Ergebnisse

Die Studie, die von Forschern der Columbia University durchgeführt und im Januar 2024 in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, verwendete eine hochentwickelte Methode namens stimulierte Raman-Streuung (SRS) Mikroskopie, um die Menge an Mikro- und Nanoplastikpartikeln in Wasserflaschen zu messen. Die Forscher fanden heraus, dass ein Liter Wasser in Glasflaschen im Durchschnitt bis zu 240.000 winzige Plastikpartikel enthält, was 10 bis 100 Mal mehr ist als in vorherigen Studien berichtet wurde.

Das überraschende Ergebnis war, dass Wasser in Glasflaschen sogar mehr Plastikpartikel enthalten kann als Wasser in Plastikflaschen. Dies könnte auf den Herstellungs- und Abfüllprozess zurückzuführen sein, bei dem Kunststofffilter und andere Plastikkomponenten verwendet werden.

In deutschem Leitungswasser wurden übrigens 0.0007 Partikel pro Liter gefunden, also deutlich weniger.

Gesundheitliche Risiken

Die gesundheitlichen Auswirkungen des Konsums von Mikro- und Nanoplastik sind noch nicht vollständig erforscht, jedoch gibt es Hinweise darauf, dass diese Partikel potenziell schädlich sein könnten. Nanoplastikpartikel sind kleiner als ein Mikrometer und können leicht in menschliche Zellen und Gewebe eindringen. Studien an Tieren und Zellkulturen haben gezeigt, dass diese Partikel Entzündungen und eine Beeinträchtigung der Immunfunktion verursachen können. Es gibt auch Bedenken, dass sie das Risiko für bestimmte Krebsarten erhöhen könnten.

Langfristige Auswirkungen auf den menschlichen Körper sind noch weitgehend unbekannt, doch die Tatsache, dass Plastikpartikel in Blut, Lunge, Darm und sogar in der Plazenta nachgewiesen wurden, ist besorgniserregend. Experten betonen jedoch, dass die Vorteile der Hydratation die potenziellen Risiken des Plastikpartikelkonsums überwiegen und empfehlen, Alternativen wie gefiltertes Leitungswasser zu erwägen.

Maßnahmen zur Reduzierung von Plastikpartikeln

Um die Exposition gegenüber Mikro- und Nanoplastik zu reduzieren, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:

  • Verwendung von wiederverwendbaren Flaschen: Glas- oder Edelstahlflaschen sind gute Alternativen zu Einwegplastikflaschen.
  • Filtern von Leitungswasser: Investieren Sie in hochwertige Wasserfilter mit hohen Filterstufen und welche die speziell dafür entwickelt sind, Mikro- und Nanoplastik zu entfernen.
  • Vermeidung von Einwegplastik: Reduzieren Sie die Nutzung von Plastikverpackungen und bevorzugen Sie Produkte mit minimaler Plastikverpackung.

Diese Studien und Berichte zeigen deutlich, dass das Problem der Plastikverschmutzung in abgefülltem Wasser ernst genommen werden muss, um potenzielle gesundheitliche Risiken zu minimieren.

Messen der Wasserqualität mit TDS-Messgeräten

Einfaches TDS Messgerät

Um einen Überblick über die Wasserqualität zu bekommen bietet sich ein TDS-Messgerät an. Ein TDS-Messgerät (Total Dissolved Solids) ist ein Gerät, das zur Messung der Gesamtmenge der im Wasser gelösten Feststoffe verwendet wird. Diese Feststoffe umfassen Salze, Mineralien und andere gelöste Substanzen, jedoch kein Mikroplastik. TDS-Messgeräte sind weit verbreitet in Haushalten, Wasseraufbereitungssystemen und verschiedenen industriellen Anwendungen.

Was misst ein TDS-Messgerät?
Stoff Messbar mit TDS-Messgerät? Bemerkung
Salz (Natriumchlorid) Ja Salze sind ionisch und tragen zur TDS bei.
Kalk (Calciumcarbonat) Ja Kalk ist ionisch und trägt zur TDS bei.
Schwermetalle (z.B. Blei, Kupfer) Ja Viele Schwermetalle liegen in gelöster ionischer Form vor.
Chlor (als Hypochlorit) Ja Gelöstes Chlor in ionischer Form kann gemessen werden.
Mineralien (z.B. Magnesium, Kalium) Ja Mineralien liegen oft in ionischer Form vor.
Zucker Nein Zucker löst sich nicht als Ionen im Wasser.
Gelöster Sauerstoff Nein TDS-Messgeräte messen keine Gase.
Bakterien Nein TDS-Messgeräte erfassen keine biologischen Partikel.
Viren Nein TDS-Messgeräte erfassen keine biologischen Partikel.
Pestizide Nein Viele Pestizide sind organische Verbindungen, die nicht ionisch vorliegen.
Medikamente Nein Viele Medikamente sind organische Verbindungen, die nicht ionisch vorliegen.
Pilzsporen Nein TDS-Messgeräte erfassen keine biologischen Partikel.
Fette Nein Fette lösen sich nicht ionisch im Wasser.
Alkohol Nein Alkohol löst sich nicht in ionischer Form im Wasser.
Kohlenstoffdioxid (CO₂) Nein TDS-Messgeräte erfassen keine Gase.

Funktionsweise eines TDS-Messgerätes

TDS-Messgeräte arbeiten nach dem Prinzip der Leitfähigkeitsmessung. Hier sind die Hauptschritte ihrer Funktionsweise:

  • Messung der Leitfähigkeit: TDS-Messgeräte messen die elektrische Leitfähigkeit des Wassers. Gelöste Ionen im Wasser tragen elektrische Ladung und ermöglichen so die Leitfähigkeit. Je mehr gelöste Ionen vorhanden sind, desto höher ist die Leitfähigkeit des Wassers.
  • Umrechnung in TDS-Wert: Der gemessene Leitfähigkeitswert wird in einen TDS-Wert umgerechnet, der in ppm (parts per million) angegeben wird. Dieser Wert gibt die Gesamtmenge der gelösten Feststoffe im Wasser an.

Anwendungsbereiche von TDS-Messgeräten

  • Überwachung der Wasserqualität: TDS-Messgeräte sind nützlich zur Überwachung der allgemeinen Wasserqualität. Sie helfen dabei, hohe Konzentrationen von gelösten Mineralien oder Salzen festzustellen.
  • Wasseraufbereitung: In Wasseraufbereitungssystemen können TDS-Messgeräte die Effizienz von Filtrations- oder Enthärtungsprozessen überwachen, indem sie anzeigen, ob der Gehalt an gelösten Stoffen sinkt.
  • Aquaristik und Hydrokultur: TDS-Messgeräte werden häufig in der Aquaristik und bei der Hydrokultur verwendet, um sicherzustellen, dass die Wasserqualität den spezifischen Anforderungen der Pflanzen oder Tiere entspricht.

Begrenzungen von TDS-Messgeräten

  • Keine Erkennung von Mikroplastik: TDS-Messgeräte können keine Mikroplastikpartikel erkennen, da diese festen Partikel sind und nicht zur Leitfähigkeit des Wassers beitragen. Mikroplastik ist keine gelöste Substanz, die die elektrische Leitfähigkeit beeinflusst.
  • Keine Differenzierung von gelösten Stoffen: TDS-Messgeräte können nicht zwischen verschiedenen Arten von gelösten Stoffen unterscheiden. Sie geben lediglich eine Gesamtmenge der gelösten Feststoffe an, ohne spezifische Informationen darüber, welche Substanzen vorhanden sind.

kein Mikroplastik mit TDS messen

TDS-Messgeräte sind nicht in der Lage, Mikroplastik im Wasser zu messen. Mikroplastik besteht aus festen Partikeln, die nicht die elektrische Leitfähigkeit des Wassers beeinflussen. Daher gibt es spezialisierte Techniken wie:

  • Raman-Spektroskopie: Diese Methode wird zur Identifizierung und Quantifizierung von Mikroplastikpartikeln basierend auf deren spezifischen Spektren verwendet.
  • FTIR-Spektroskopie: Diese Technik analysiert die chemische Zusammensetzung von Mikroplastikpartikeln.
  • Mikroskopie: Visuelle Identifikation und Zählung von Mikroplastikpartikeln.

Für die genaue Messung von Mikroplastik im Wasser sind spezialisierte Laborverfahren erforderlich.

Übersichtstabelle der Wasserfilter

Augen auf bei der Wahl des Filters. Jeder Filter hat unterschiedliche Feinstufen und nicht jeder Filter ist für jede Filtersituation geeignet.

Um die Qualitätsstufe seines Wasserfilters zu prüfen empfiehlt sich ein TDS Messgerät. Ein TDS Messgerät misst über die elektrische Leitfähigkeit wie viel gelöste Feststoffe (z.B. Mineralien, Salze, Metalle) im Wasser enthalten sind, aufs Millionstel genau und gibt den Wert als PPM (parts per million) aus. Für den eigenen Gebrauch ist dafür ein günstiges Gerät völlig ausreichend und man hat sofort einen groben Überblick über die Wasserqualität. Man kann zwar damit nicht sagen was genau im Wasser ist, aber wir wollen eh am liebsten so wenig wie möglich Teilchen darin. Also, um so weniger das PPM Messgerät anzeigt, um so besser ist das.

Werte für eine Umkehrosmose liegen dabei etwa von 1ppm bis 10ppm wo hingegen der wert aus der deutschen Wasserleitung zwischen 60ppm und 150ppm liegen kann. Destilliertes Wasser, oder Schnaps hingegen sollte immer einen Wert von 0 haben.

So ist für eine Trinkwasserlösung immer der Filter mit einer feineren Filterstufe zu bevorzugen. Aktuell ist der Markt voll von Küchenfiltern die sauberes Wasser versprechen, aber wenn man das Ergebnis misst sieht man schnell, dass eigentlich nur wenige Teilchen herausgefiltert werden. Wenn man alle Filter testet stellt man fest, dass nur ein Umkehrosmosefilter ein brauchbares Ergebnis liefert. Also, als Dauerlösung für zuhaue, Umkehrosmose. In der Regel befindet sich auch ein Aktivkohlefilter als Vorfilter in so einer Kleinanlage.

Für unterwegs gibt es Alternativen die allerdings nur als Notlösung einzustufen sind. Denn im Krisenfall oder in einer Outdoorsituation verschieben sich die Prioritäten von "wir wollen es möglichst gesund" auf "reicht zum Überleben".

Übersicht der Feinheit Wasserfilter
Filtertyp Filterfeinheit Herausgefilterte Stoffe
Umkehrosmosefilter 0,0001 Mikrometer Salze, Schwermetalle, Bakterien, Viren
UV-Filter keine mechanische Filtration Bakterien, Viren, Mikroorganismen
Ionenaustauscher 0,1 Mikrometer Schwermetalle, Nitrat, Kalk
Keramikfilter 0,5 - 1 Mikrometer Bakterien, Protozoen
Aktivkohlefilter 0,5 - 50 Mikrometer Organische Verunreinigungen, Chlor, Pestizide
Stoffe und ihre Filtrationsfähigkeit durch verschiedene Wasserfiltersysteme
Stoff Destillation Umkehrosmose Aktivkohlefilter Ionenaustauscher Keramikfilter UV-Filter
Salz (Natriumchlorid) Ja Ja Nein Ja Nein Nein
Kalk (Calciumcarbonat) Ja Ja Nein Ja Nein Nein
Schwermetalle (z.B. Blei, Kupfer) Ja Ja Ja Ja Nein Nein
Chlor (als Hypochlorit) Ja Ja Ja Nein Nein Nein
Mineralien (z.B. Magnesium, Kalium) Ja Ja Nein Ja Nein Nein
Pestizide Ja Ja (teilweise) Ja Nein Nein Nein
Medikamente Ja Ja (teilweise) Ja Nein Nein Nein
Bakterien Ja Ja Ja Nein Ja Ja
Viren Ja Ja Nein Nein Ja Ja
Pilzsporen Ja Ja Nein Nein Ja Ja
Mikroplastik Ja Ja Ja Nein Ja Nein
Gelöste Feststoffe (TDS) Ja Ja Nein Ja Nein Nein
Schwebstoffe Ja Ja Ja Nein Ja Nein
Nitrate Ja Ja Nein Ja Nein Nein
Alkohol (z.B. Ethanol) Nein Nein Nein Nein Nein Nein
Gase (z.B. Kohlenstoffdioxid (CO₂), Sauerstoff) Ja Nein Nein Nein Nein Nein
Einige flüchtige organische Verbindungen (VOCs) Ja Nein Ja (teilweise) Nein Nein Nein
Manche Pestizide und Medikamente Ja Nein (teilweise) Ja (teilweise) Nein Nein Nein
Ätherische Öle Ja Nein Ja Nein Nein Nein

Wie hoch darf der PPM-Wert sein?

Nicht vergessen, der PPM-Wert ist nur ein gutes Hilfsmittel um die Qualitätsstufe des Filters sichtbar zu machen.

Auch Wasser mit hohen PPM-Werten wie beispielsweise aus einer natürlichen Quelle, kann trinkbar sein. Benutzen wir jedoch einen Filter, möchten wir einen sehr niedrigen Wert erreichen, um sicher zu gehen, dass möglichst wenig Schadstoffe im Wasser verbleiben können.

Wasser aus der Leitung in Deutschland hat meist einen ähnlichen Wert wie Quellwasser, allerdings kann über den Transportweg alter Leitungen, dem ausbreiten von Bakterien, oder durch andere Verschmutzungsquellen die Qualität des Wasser stark schwanken und darunter leiden.

Grenzwerte nach Gebieten Leitfähigkeit
Grenzwert für Trinkwasser (EU-Richtlinie) ≤ 200 ppm
WHO-Grenzwert für Krisengebiete ≤ 375 ppm
Grenzwert in Deutschland ≤ 1400 ppm
Empfehlung in USA (Trinkwassernorm) ≤ 500 ppm

Ist Wasser mit sehr niedrigen PPM Werte ungesund?

Hier sind wir wieder an einem Punkt angelangt, wo die Meinungen auseinander gehen. Ähnlich wie beim MMS melden sich hier Experten zu Wort die ihren Glauben kund tun und wenig mit der Praxis zu tun haben.

So wird beispielsweise Osmose Wasser, welches sich durch sehr niedrige PPM- Werte auszeichnet mit destilliertem Wasser gleichgesetzt, was natürlich Quatsch ist. Destilliertes Wasser entsteht unter Einwirkung von Hitze und hat in der Regel einen PPM-Wert von 0. Osmosewasser entsteht unter kaltem Pressen von Wasser durch einen sehr feinen "Sieb". Ein paar PPM Teilchen landen dennoch im gefiltertem Wasser. Allein das ist ein wesentlicher Unterschied.

Dazu kommt der Irrglaube, dass destilliertes Wasser nicht trinkbar sei. Doch, nachdem in der Raumfahrt ebenfalls Destillation von Wasser zu Verbesserung der Wasserqualität eingesetzt wird kann man davon ausgehen, dass destilliertes Wasser zum trinken geeignet ist. Das Argument es seien zu wenig Mineralien im Wasser, was bei ständigem Konsum zu einen Nährstoffmangel führen solle ist aberwitzig. Man bedenke, dass Nährstoffe und Mineralien in der Regel über die feste Nahrung aufgenommen werden.

Mineral Leitungswasser (100 ml) Seewasser (100 ml) Meerwasser (100 ml) Brokkoli (100 g) Spinat (100 g) Gouda (100 g) Banane (100 g) Schwarzer Tee (100 g) Meersalz (100 g)
Kalzium 10 mg 20 mg 400 mg 47 mg 99 mg 807 mg 5 mg 3 mg 1 mg
Magnesium 2 mg 30 mg 1.290 mg 21 mg 79 mg 44 mg 27 mg 6 mg 0 mg
Natrium 5 mg 300 mg 10.500 mg 33 mg 24 mg 819 mg 1 mg 1 mg 38.000 mg
Kalium 1 mg 12 mg 400 mg 316 mg 558 mg 89 mg 358 mg 60 mg 8 mg
Fluorid 0,1 mg 0,3 mg 1,4 mg 0 mg 0 mg 0 mg 2 mg 0,6 mg 0 mg
Chlorid 6 mg 500 mg 19.000 mg 70 mg 50 mg 1250 mg 2 mg 0 mg 60.000 mg

Wenn man mal eine Zeit lang sehr reines Wasser wie zum Beispiel aus einer Umkehrosmoseanlage getrunken hat, sensibilisiert sich sehr schnell das Geschmacksempfinden gegenüber anderen Wasserquellen. Und da kommt wieder die Eigenverantwortung ins Spiel, denn das eigene Geschmacksempfinden kann ebenso Auskunft über die Wasserqualität geben. Das funktioniert allerdings nur, wenn man erst einmal nur noch sehr reines Wasser getrunken hat. Bereits nach ein paar Tagen bis zu einer Woche haben sich die Geschmacksnerven im Mund zurückgesetzt. Trinkt man dann zum Vergleich ungefiltertes Wasser aus der Leitung, oder stilles Wasser von egal welcher Marke stellt man erst fest wie schlecht das schmeckt.

Das ist so, weil man normalerweise nur Sprudelwasser und Wasser mit hohen PPM-Werten gewohnt ist. Sprudelwasser verhindert übrigens, dass man den Geschmack des Wasser wahrnehmen kann. Vielleicht ist das ein Grund warum Sprudelwasser am meisten getrunken wird.

Ach ja, und wonach sollte Wasser normal schmecken? Ganz einfach - nach nichts - bzw. nach dem was man zuletzt gegessen hat. Sobald Wasser nach etwas schmeckt zeigt uns das, dass da etwas drin ist was wir für eine reine und gesunde Flüssigkeitsanreicherung nicht benötigen - sprich schlechte Qualität - nicht zum alltäglichen Dauerkonsum empfehlenswert.

Arten von physischen Wasserfiltern

Umkehrosmosefilter

Umkehrosmosefilter verwenden eine semipermeable Membran, die nur Wasseratome (H2O) und kleinere Moleküle durchlässt, während größere Partikel und Schadstoffe zurückgehalten werden. Sie sind sehr effektiv bei der Entfernung von Salzen, Schwermetallen und Mikroorganismen. Sie liefern die niedrigsten PPM-Messerte jedoch braucht man dafür schon sehr sauberes Wasser mit weniger als 500 PPM.

Dabei wird Energie in Form von Wasserdruck benötigt, wie der aus der heimischen Wasserleitung. Bei dem Filterungsprozess fallen i.d.R. zwei drittel an Abwasser an, das man höchstens nur noch zum Blumen gießen verwenden sollte. Ebenfalls können diese Filter viel Platz in Anspruch nehmen, weshalb sich diese Filterart nur für stationäre Lösungen eignen.

Die eher günstigen Modelle, wie die für den Aquariumbereich zeichnen sich durch einen sehr geringen Durchsatz aus, etwa 190 L / 24 Stunden, dafür haben sie aber auch die besten Filterwerte aller Bauarten. Da manche Aquariumfische sehr sensibel auf die Qualität von Wasser reagieren darf man sich hier keine Fehler erlauben. Deshalb kann man relativ sicher sein, dass diese Filter die besten Ergebnisse liefern. Zudem sind diese langsamen Filter auch die eher günstigeren. Also, die wirtschaftlichste Lösung für den Heimgebrauch.

Die größten und teuersten Versionen von Umkehrosmose Filtern finden wir in Entsalzungsanlagen die wir beispielsweise auf großen Schiffen und an Küsten mit wenig Trinkwasserquellen finden. Diese zeichnen sich durch einen sehr hohen Durchsatz an gefiltertem Wasser aus, leider auf Kosten der Filterwerte die bis zu 50 PPM betragen können.

Für die heimische Küche gibt es ebenfalls Varianten mit hohem Durchsatz, aber auch hier haben wir den Nachteil des höheren Preises, des Platzverbrauchs und der vergleichsweise schlechten Filterwerten. Aber damit wir uns verstehen, das ist nur Meckern auf hohem Niveau. Tatsächlich kann die Qualität von Osmose Wasser am ehesten mit der Qualität frischen Quellwassers verglichen werden.

  • kleiner Umkehrosmose Filter für Aquariumbereich mit geringem Durchsatz, durchaus auch als Trinkwasserfilter für zuhause geeignet.

    kleiner Umkehrosmose Filter für Aquariumbereich mit geringem Durchsatz, durchaus auch als Trinkwasserfilter für zuhause geeignet.

  • Umkehrosmose Filter für die Küche mit höherem Durchsatz

    Umkehrosmose Filter für die Küche mit höherem Durchsatz

  • Eine noch größere für den gewerblichen Einsatz

    Eine noch größere für den gewerblichen Einsatz

  • eine sog. Entsalzungsanlage um Meerwasser trinkbar zu machen basiert auch auf Umkehrosmose

    eine sog. Entsalzungsanlage um Meerwasser trinkbar zu machen basiert auch auf Umkehrosmose

  • eine große Umkehrosmose um Meerwasser tirnkbar zu machen. Diese hier steht in Barcelona

    eine große Umkehrosmose um Meerwasser tirnkbar zu machen. Diese hier steht in Barcelona

Filterdetails von Umkehrosmosefilter
Eigenschaften Vorteile Nachteile
Filterfeinheit: 0,0001 Mikrometer Entfernt bis zu 99% der Verunreinigungen Hoher Wasserverbrauch (Abwasser)
Herausgefilterte Stoffe: Salze, Schwermetalle, Bakterien, Viren Verbesserte Geschmack und Geruch des Wassers Regelmäßiger Membranaustausch erforderlich
Übliche Einsatzgebiete: Haushalte, industrielle Wasseraufbereitung, Trinkwasseranlagen Hohe Effizienz bei der Entfernung von Chemikalien und Mikroorganismen Hohe Anschaffungskosten

Beispiele

Wasserfilter für Hochseeboote

Wasserentsalzungsanlagen, auch bekannt als Watermaker, ermöglichen es, aus Salzwasser Trinkwasser zu gewinnen. Diese Geräte arbeiten in der Regel ebenfalls mit dem Prinzip der Umkehrosmose. Doch ein wesentlicher Punkt unterscheidet den Betrieb mit Süß- und Salzwasser, nämlich die Haltbarkeit.

Anwendung Verarbeitetes Wasser (Liter) Typischer Membranverschleiß
Meerwasserentsalzungsanlage 500.000 – 1.000.000 Liter Hoher Verschleiß (ca. 3–5 Jahre Lebensdauer)
Aquarium (Leitungswasser) 50.000 – 200.000 Liter Geringer Verschleiß (ca. 5–10 Jahre Lebensdauer)

Umkehrosmosemembranen in großen Entsalzungsanlagen verschleißen schneller als leitungswasserbetriebene im Aquarienbereich, da sie mit extrem salzhaltigem Meerwasser (ca. 35.000 ppm Salz) arbeiten. Dieses Wasser enthält neben Salz auch viele Verunreinigungen wie organisches Material und Mineralien, die die Membranen verstopfen und beschädigen. In Aquarien wird Leitungswasser mit deutlich weniger Salz und Verunreinigungen genutzt, was die Belastung der Membranen verringert.

Die Druckanforderungen sind ebenfalls ein entscheidender Faktor: In Meerwasserentsalzungsanlagen wird ein hoher Druck (55–70 Bar) benötigt, um das salzhaltige Wasser durch die Membranen zu pressen, was zu stärkerem Verschleiß führt. In Aquarien mit Leitungswasser liegt der Druck deutlich niedriger (3–5 Bar), wodurch die Membranen weniger belastet werden.

Zusätzlich sind Entsalzungsanlagen ständig in Betrieb und verarbeiten große Wassermengen, während Umkehrosmoseanlagen für Aquarien in kleineren Mengen und kürzer betrieben werden. In Entsalzungsanlagen kommt es häufiger zu Ablagerungen, die chemisch entfernt werden müssen, was die Membranen weiter beansprucht.


Hier sind einige der führenden Hersteller solcher Systeme:

Elektrisch betriebene Watermaker
  • Rainman Watermakers – Rainman bietet mobile und einfach zu installierende Watermaker, die zwischen 60 und 300 Liter Trinkwasser pro Stunde produzieren. Diese Geräte sind besonders für kleinere Boote oder flexible Einsätze geeignet und können sowohl elektrisch als auch durch Benzinmotoren betrieben werden.[1]
  • Katadyn – Katadyn, ein Schweizer Hersteller, produziert den PowerSurvivor, der manuell oder elektrisch betrieben wird. Diese Geräte sind sehr kompakt und schaffen zwischen 1 und 60 Liter Trinkwasser pro Stunde.[2]
  • SLCE Watermakers – SLCE aus Frankreich bietet eine breite Palette an Watermakern an, die von kleinen, tragbaren Geräten (30–90 Liter/h) bis hin zu großen industriellen Anlagen (bis zu 22.000 Liter/h) reichen.[3]
  • Eco Sistems Watermakers – Eco Sistems stellt besonders energieeffiziente Watermaker her, darunter den SPLASH-25, der bis zu 30 Liter Trinkwasser pro Stunde produziert. Sie bieten zudem größere Modelle mit einer Leistung von bis zu 300 Litern pro Stunde.[4]
  • Aquatec Watermaker – Aquatec Watermaker aus Deutschland stellt robuste Systeme her, die ohne komplexe Elektronik arbeiten. Sie produzieren bis zu 85 Liter Trinkwasser pro Stunde und sind für den Langzeiteinsatz auf Yachten optimiert.[5]
Handbetriebene Watermaker

Neben den elektrisch betriebenen Watermakern gibt es auch handbetriebene Varianten, die besonders für Notfälle oder sehr kleine Boote geeignet sind:

  • Survivor 06 – Der Survivor 06 ist der weltweit kleinste handbetriebene Watermaker und erzeugt etwa 0,89 Liter Trinkwasser pro Stunde. Er eignet sich besonders für Rettungsboote oder Notfallsituationen.[6]
  • Katadyn Survivor 35 – Der Survivor 35 ist eine größere, ebenfalls manuell betriebene Version, die bis zu 4,5 Liter Trinkwasser pro Stunde erzeugen kann. Dieser Watermaker wird häufig auf größeren Booten oder bei Langfahrten als Backup-System verwendet.[7]
  • Spectra Desalinator – Spectra bietet ebenfalls manuell betriebene Desalinatoren an, die eine zuverlässige Wasserquelle für kleine Crews oder in Notfallsituationen darstellen. Diese Geräte funktionieren auch in extremen Bedingungen und erzeugen mehrere Liter Wasser pro Stunde.[8]

Der Gedanke für eine autarke Umkehrosmoseanlage

Damit eine heimische Umkehrosmoseanlage funktionieren kann, benötigt diese zum einen bereits relativ sauberes Wasser (könnte man relativ einfach vorfiltern) und zum anderen mindestens 3 bar Druck. Das wird schwieriger. Für eine autarke Lösung, ohne dafür extra Energie zu erzeugen zu müssen, würde sich anbieten mit der Kraft der Natur zu arbeiten. Würde man eine Konstruktion bauen wollen, die den nötigen Druck über eine Wassersäule bereitstellt, würde man dafür einen Behälter benötigen mit einer Mindesthöhe von 30,5 Metern.

Um den Druck in einer Wassersäule zu berechnen, verwendet man die Formel:

p = ρ · g · h

wobei:

  • p der Druck in Pascal (Pa) ist,
  • ρ die Dichte des Wassers (ca. 1000 kg/m³) ist,
  • g die Erdbeschleunigung (ca. 9,81 m/s²) ist,
  • h die Höhe der Wassersäule in Metern ist.

Für einen Druck von 3 Bar (300.000 Pa) lautet die Umstellung der Formel zur Berechnung der Höhe:

h = p / (ρ · g)

Setzen wir die Werte ein:

h = 300.000 Pa / (1000 kg/m³ · 9,81 m/s²) ≈ 30,5 m

Daher muss die Wassersäule etwa 30,5 Meter hoch sein, um einen Druck von 3 Bar zu erzeugen. Das klingt erst einmal zu hoch als Heimwerkerprojekt.

Destillation

Destillation Aufbauprinzip

Destillation ist ein Verfahren zur Wasserreinigung, bei dem Wasser erhitzt wird, bis es verdampft. Der Wasserdampf wird anschließend aufgefangen und wieder kondensiert, wodurch fast alle gelösten und ungelösten Verunreinigungen im Wasser zurückbleiben. Durch diesen Prozess werden Verunreinigungen wie Salze, Schwermetalle, Bakterien, Viren, Mikroplastik und viele chemische Verbindungen effektiv entfernt.

Das Ergebnis der Destillation ist extrem reines Wasser mit sehr niedrigen PPM-Werten (Parts per Million). Dieses Verfahren ist besonders nützlich in Anwendungen, bei denen höchste Wasserreinheit erforderlich ist, wie in der Laborforschung, der Medizin und bei der Herstellung von destilliertem Wasser für Haushaltsgeräte wie Dampfbügeleisen oder Batterien.

Ein wesentlicher Nachteil der Destillation ist der hohe Energieverbrauch, da das Wasser auf seine Siedetemperatur erhitzt werden muss. Zudem ist der Prozess zeitaufwendig und liefert in der Regel nur geringe Mengen destillierten Wassers in kurzer Zeit. Des Weiteren können leicht flüchtige Verbindungen, wie einige organische Chemikalien, bei der Destillation nicht vollständig entfernt werden, weshalb manchmal zusätzliche Filtermethoden verwendet werden.

Trotz dieser Einschränkungen bleibt die Destillation eine der zuverlässigsten Methoden zur Erzeugung von hochreinem Wasser.

Filterdetails der Destillation
Eigenschaften Vorteile Nachteile
Reinigungsgrad: Sehr hoch (niedrige PPM-Werte) Entfernt nahezu alle Verunreinigungen Hoher Energieverbrauch
Herausgefilterte Stoffe: Salze, Schwermetalle, Bakterien, Viren, Mikroplastik Produziert extrem reines Wasser Langsamer Prozess, geringer Durchsatz
Übliche Einsatzgebiete: Labore, Medizin, Haushalt (Bügeleisen, Batterien) Keine chemischen Zusätze erforderlich Hohe Anschaffungskosten für Destillationsgeräte

Beispiele

UV-Filter

UV-Filter nutzen ultraviolettes Licht, um Bakterien, Viren und andere Mikroorganismen im Wasser abzutöten. Diese Technologie ist effektiv, benötigt jedoch eine klare Wasserquelle, um wirksam zu sein.

Auch die sog. Sodis Methode, nutzt diese Technik um Bakterien und Mikroben mit Hilfe der Sonnenstrahlung abzutöten, und so Wasser trinkbar zu machen. Das funktioniert allerdings nur in Ländern mit sehr starker Sonneneinstrahlung, wie beispielsweise in Afrika. In Deutschland oder Europa ist diese Methode nicht zu empfehlen.

Filterdetails von UV-Filter
Eigenschaften Vorteile Nachteile
Filterfeinheit: keine mechanische Filtration Effektiv gegen Bakterien und Viren Benötigt Strom oder starke Sonneineinstrahlung
Herausgefilterte Stoffe: Bakterien, Viren, Mikroorganismen Keine chemischen Zusätze erforderlich Kein Schutz vor chemischen Verunreinigungen
Übliche Einsatzgebiete: Haushalte, Krankenhäuser, Labore, Trinkwasseraufbereitung Erhält die Mineralien im Wasser Wirksamkeit hängt von Wassertrübung ab

Beispiele

Ionenaustauscher

Ionenaustauscher

Ionenaustauscher tauschen unerwünschte Ionen im Wasser gegen harmlosere Ionen aus. Sie werden häufig zur Entfernung von Schwermetallen wie Blei und Arsen verwendet.

Filterdetails von Ionenaustauscher
Eigenschaften Vorteile Nachteile
Filterfeinheit: 0,1 Mikrometer Entfernt spezifische Ionen sehr effektiv Regelmäßige Regeneration notwendig
Herausgefilterte Stoffe: Schwermetalle, Nitrat, Kalk Reduziert Wasserhärte Keine Entfernung von organischen Verbindungen
Übliche Einsatzgebiete: Haushalte, industrielle Wasseraufbereitung, Entsalzungsanlagen Wiederverwendbar durch Regeneration Hoher Wartungsaufwand

Beispiele

Keramikfilter

Keramikfilter bestehen aus porösen Keramikkörpern, die Bakterien und andere Mikroorganismen durch mechanische Filtration abfangen. Sie sind robust und eignen sich gut für den Einsatz in Gebieten mit begrenzter Wasserqualität.

Filterdetails von Keramikfiltern
Eigenschaften Vorteile Nachteile
Filterfeinheit: 0,5 - 1 Mikrometer Langlebig und wiederverwendbar Regelmäßige Reinigung erforderlich
Herausgefilterte Stoffe: Bakterien, Protozoen Keine chemischen Zusätze erforderlich Langsame Filtrationsrate
Übliche Einsatzgebiete: Haushalte, Notfallvorsorge, Entwicklungsländer, Camping Gute mechanische Filtration Keine Entfernung von chemischen Verunreinigungen

Beispiele

Aktivkohlefilter

Wasserfilter mit Aktivkohle-Filterpatrone

Aktivkohlefilter nutzen poröse Kohle, um organische Verunreinigungen, Chlor und andere chemische Schadstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Sie sind besonders effektiv bei der Reduktion von Gerüchen und Geschmäckern. Daher ist er als Vorfilter eines Filtersystems gut geeignet, nicht aber als Komplettlösung.

Filterdetails von Aktivkohlefilter
Eigenschaften Vorteile Nachteile
Filterfeinheit: 0,5 - 50 Mikrometer Verbesserte Geschmack und Geruch des Wassers Regelmäßiger Filterwechsel erforderlich
Herausgefilterte Stoffe: Organische Verunreinigungen, Chlor, Pestizide Entfernt eine Vielzahl chemischer Verunreinigungen Keine Entfernung von Schwermetallen und Mikroorganismen
Übliche Einsatzgebiete: Haushalte, industrielle Wasseraufbereitung, Lebensmittel- und Getränkeindustrie Kostengünstig und einfach zu installieren Kann schnell gesättigt werden

Beispiele

Chemische Entkeimungsmittel

Chemische Wasserentkeimungsmittel sind einfach anzuwenden und eine kompakte Lösung, um unterwegs Wasser zu desinfizieren. Sie eignen sich besonders für kurze Touren oder als Backup zu Filtern oder UV-Entkeimern.

  • Micropur Forte

    Micropur Forte

  • Micropur Classic

    Micropur Classic

  • AquaTabs

    AquaTabs

  • Potable Aqua Jodtabletten

    Potable Aqua Jodtabletten

  • Katadyn Micropur MP1

    Katadyn Micropur MP1

  • Aquamira Tropfen

    Aquamira Tropfen

  • MSR Aquatabs Chlordioxid

    MSR Aquatabs Chlordioxid

  • MMS

    MMS

  • CDS/CDL

    CDS/CDL

Typen chemischer Entkeimungsmittel

Es gibt drei Haupttypen chemischer Entkeimungsmittel:

  • Chlor-Tabletten: Setzen Chlor in Wasser frei, das Bakterien, Viren und Protozoen abtötet.
  • Jod-Tabletten: Setzen Jod frei, das ebenfalls gegen Bakterien und Viren wirksam ist, aber weniger gegen Protozoen wie Giardia.
  • Chlordioxid-Tabletten oder -Lösungen: Wirken sehr breit gegen Bakterien, Viren und Protozoen und hinterlassen weniger Nachgeschmack als Chlor oder Jod.

Bekannte Tabletten und Lösungen

Je nach Produkt und Wasserqualität dauert die Entkeimung zwischen 30 Minuten und 4 Stunden. Chlor- und Jod-Tabletten sind weniger wirksam gegen Protozoen wie Giardia und Cryptosporidium, während Chlordioxid-Tabletten und Lösungen gegen alle gängigen Krankheitserreger im Wasser wirksam sind. Ebenfalls ist die Chlor- und Jod-Variante nicht als Dauerlösung zu empfehlen, da Chlor und Jod schlichtweg gesundheitsschädlich in zu großen Dosen sind. Daher sind diese Varianten in der Tabelle rot markiert. Der Wirkstoff Chlordioxid kann in den üblicherweise verwendeten Dosen als unbedenklich betrachtet werden.

Vergleich der chemischen Wasserentkeimungsmittel
Produkt Wirkstoff Vorteile Nachteile Gesundheitliche Bedenken Bandbreite der Wirkung Dosierung Wirkungszeit
Micropur Forte Chlor Einfach, schnelle Entkeimung (30 Min) Chlorgeschmack, erfordert längere Einwirkzeit für Protozoen Langfristiger Chlor-Konsum kann gesundheitlich bedenklich sein Bakterien, Viren, Protozoen 1 Tablette pro 1 Liter Wasser 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 2 Stunden (für Protozoen)
Micropur Classic Chlor Leicht anwendbar, preisgünstig Hinterlässt Chlorgeschmack Langfristiger Chlor-Konsum, kann Schleimhäute reizen Bakterien, Viren 1 Tablette pro 1 Liter Wasser 30 Minuten
AquaTabs Chlor Günstig, schnell wirkend Hinterlässt leichten Chlorgeruch Hohe Dosen über längere Zeit können Magenprobleme verursachen Bakterien, Viren 1 Tablette pro 1 Liter Wasser 30 Minuten
Potable Aqua Jodtabletten Jod Wirksam gegen Viren und Bakterien Jodgeschmack, erfordert Neutralisationstabletten Nicht für Personen mit Schilddrüsenproblemen geeignet Bakterien, Viren 2 Tabletten pro 1 Liter Wasser 30 Minuten
Katadyn Micropur MP1 Chlordioxid Sehr effektiv gegen Bakterien, Viren, Protozoen Längere Einwirkzeit (bis zu 4 Stunden für Protozoen) Keine bekannten gesundheitlichen Langzeitfolgen bei empfohlenem Gebrauch Bakterien, Viren, Protozoen 1 Tablette pro 1 Liter Wasser 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 4 Stunden (für Protozoen)
Aquamira Tropfen Chlordioxid Keine Geschmacksrückstände, hochwirksam Erfordert Dosierungsmischung, Einwirkzeit Keine bekannten gesundheitlichen Langzeitfolgen Bakterien, Viren, Protozoen 7 Tropfen pro Liter Wasser 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 4 Stunden (für Protozoen)
Pristine Tropfen Chlordioxid Leicht anzuwenden, sehr effizient Längere Einwirkzeit, Dosierung erforderlich Keine bekannten gesundheitlichen Langzeitfolgen Bakterien, Viren, Protozoen 7 Tropfen pro Liter Wasser 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 4 Stunden (für Protozoen)
MSR Aquatabs Chlordioxid Chlordioxid Hohe Wirksamkeit, auch gegen Protozoen Lange Einwirkzeit (4 Stunden für Protozoen) Keine bekannten gesundheitlichen Langzeitfolgen Bakterien, Viren, Protozoen 1 Tablette pro 1 Liter Wasser 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 4 Stunden (für Protozoen)
MMS (Miracle Mineral Supplement) Chlordioxid Starke Oxidationskraft, tötet viele Krankheitserreger ab Möglichkeit von Überdosierung Kann bei Überdosierung zu akutem Durchfall und Erbrechen führen Bakterien, Viren, Protozoen Variiert, meist 1 Tropfen pro 100 ml 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 4 Stunden (für Protozoen)
CDS/CDL (Chlordioxid-Lösung) Chlordioxid Starke Desinfektionskraft, weniger Nebenwirkungen als MMS Muss für Transport und Lagerung gekühlt werden Keine bekannten gesundheitlichen Langzeitfolgen Bakterien, Viren, Protozoen Variiert, meist 1–2 ml pro Liter Wasser 30 Minuten (für Bakterien und Viren), 4 Stunden (für Protozoen)

Filter für Krisensituationen, Camping und Outdoor-Aktivitäten

In Krisensituationen und für Outdoor-Aktivitäten wie Camping sind tragbare und robuste Wasserfilter unerlässlich. Diese Filter müssen effizient, leicht und einfach zu bedienen sein.

Beispiele

  • Grayl Wasserfilter: Ein tragbarer Filter, der durch Pressen Mikroorganismen und Chemikalien aus dem Wasser entfernt. Grayl
  • Sawyer Mini Filter: Ein kompakter Filter, der Bakterien und Protozoen entfernt und an Trinkflaschen oder Trinksystemen befestigt werden kann. Sawyer
  • LifeStraw: Ein Trinkhalmfilter, der Bakterien und Protozoen aus kontaminiertem Wasser filtert. LifeStraw

Grayl-Wasserfilter

Der Grayl-Wasserfilter ist meiner Meinung nach aktuell die beste Variante für Outdoor und Krisenvorsorge, da er für eine relativ kleine und portable Lösung das höchste Filterstufen Versprechen gibt. Der Filter wurde von einem Team von Ingenieuren und Designern mit NASA Technik entwickelt, das sich auf die Herstellung von tragbaren Wasseraufbereitungssystemen spezialisiert hat. Die Idee entstand aus der Notwendigkeit, einen benutzerfreundlichen und effektiven Wasserfilter für Reisende, Abenteurer und Menschen in Notfallsituationen zu schaffen. Die Firma Grayl, gegründet von Nancie Weston und Travis Merrigan, brachte den ersten Filter im Jahr 2013 auf den Markt.

Selbst stark verschmutztes Wasser aus Pfützen und stehenden Gewässern werden mit diesem Filter wieder zu Trinkwasser. Auf Youtube gibt es zahlreiche Testvideos, sogar eines bei dem ein Youtuber zum Test des Filters seinen Urin filterte und das Ergebnis trank. So sah der gefilterte Urin hinterher wieder wie klares Wasser aus, schmeckte aber wohl noch sehr salzig. Das ist nämlich auch die einzige Schwachstelle des Grayls, er ist nämlich nicht in der Lage Salze herauszufiltern. Also leider nicht für Meerwasser Filtern geeignet.

Funktionsweise

Der Grayl-Wasserfilter funktioniert durch eine einfache und effektive Methode des Wasserpressens. Der Filter besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem Außenbehälter und einer Innenpresse, die den Filtereinsatz enthält. Um Wasser zu filtern, wird das schmutzige Wasser in den Außenbehälter gefüllt, und die Innenpresse wird hineingedrückt. Dabei wird das Wasser durch einen dreistufigen Filter gepresst, der aus einem Vorfilter, einem elektrostatischen Filter und einer Aktivkohlefilterkartusche besteht.

  1. Vorfilter: Entfernt größere Partikel und Sedimente.
  2. Elektrostatischer Filter: Fängt Bakterien, Viren und Protozoen durch elektrostatische Anziehung auf.
  3. Aktivkohlefilter: Reduziert Chemikalien, Schwermetalle und verbessert den Geschmack des Wassers.
PPM-Werte und Trinkbarkeit

Beim Filtern von Wasser mit dem Grayl-Wasserfilter ändern sich die ppm-Werte kaum, weil dieser Wert hauptsächlich durch gelöste Ionen und Salze bestimmt wird, die der Filter nicht entfernt.

Trotzdem ist das Wasser nach dem Filtern trinkbar, weil der Grayl-Wasserfilter darauf ausgelegt ist, schädliche Mikroorganismen wie Bakterien, Viren und Protozoen zu entfernen, sowie Chemikalien und Schwermetalle zu reduzieren. Diese Verunreinigungen beeinflussen die ppm-Werte nicht signifikant, aber ihre Entfernung macht das Wasser sicher zum Trinken.

Durch die Kombination von mechanischer Filtration und chemischer Adsorption stellt der Grayl-Wasserfilter sicher, dass das gefilterte Wasser frei von Krankheitserregern und schädlichen Substanzen ist, obwohl der Gesamtsalzgehalt und die Menge der gelösten Mineralien im Wasser relativ unverändert bleiben.

Wasserrecycling auf einer Raumstation

Das Recycling von Wasser auf einer Raumstation ist ein kritischer Prozess, um die begrenzten Ressourcen zu maximieren und die Lebensdauer der Mission zu verlängern. Die Systeme, die hierfür eingesetzt werden, sind hochentwickelt und in der Lage, nahezu 100% des Wassers zu recyceln. Unter Umständen dient dieser Abschnitt dem ein oder anderen als Inspiration für die Heimanwendung.

Gründe für das Wasserrecycling

Das Mitführen von ausreichend Wasser für lange Raumflüge oder Aufenthalte auf einer Raumstation wäre logistisch und finanziell nicht tragbar. Daher wird Wasser recycelt, um:

  • Den Bedarf an Nachschub zu reduzieren.
  • Die Kosten für den Transport von Wasser zu minimieren.
  • Die Nachhaltigkeit und Effizienz der Mission zu erhöhen.

Das kann hier unten auf festen Boden auch interessant sein.

Prozesse des Wasserrecyclings

Das Wasserrecycling auf einer Raumstation umfasst mehrere Prozesse, um Trinkwasser aus verschiedenen Abfallprodukten zurückzugewinnen. Hier sind die wichtigsten Schritte:

1. Sammlung von Abwasser

Alle Arten von Wasserabfällen, einschließlich Urin, Schweiß, Atemkondensat und gebrauchtem Wasser aus Hygiene- und Haushaltsanwendungen, werden gesammelt.

2. Filtration

Das gesammelte Abwasser wird durch verschiedene Filter geleitet, um Feststoffe und große Verunreinigungen zu entfernen. Dies umfasst:

  • Mechanische Filter, die größere Partikel entfernen.
  • Aktivkohlefilter, die organische Verbindungen und Gerüche absorbieren.

3. Wasseraufbereitung

Nach der Filtration wird das Wasser weiter behandelt, um Mikroorganismen und chemische Verunreinigungen zu entfernen. Zu den Technologien, die hier eingesetzt werden, gehören:

  • Umkehrosmose: Entfernt gelöste Salze und andere kleine Moleküle.
  • Ionenaustausch: Entfernt spezifische Ionen aus dem Wasser.
  • Destillation: Verdampft und kondensiert das Wasser, um es zu reinigen.

4. Desinfektion

Um sicherzustellen, dass das recycelte Wasser frei von pathogenen Mikroorganismen ist, wird es desinfiziert. Dies kann durch:

  • UV-Bestrahlung: Tötet Mikroorganismen ab.
  • Zugabe von Chemikalien: Wie Chlordioxid oder Silberionen, um die mikrobielle Belastung zu reduzieren.

5. Qualitätskontrolle

Das recycelte Wasser wird regelmäßig getestet, um sicherzustellen, dass es den strengen Qualitätsstandards entspricht. Dies beinhaltet:

  • Chemische Analysen, um sicherzustellen, dass keine schädlichen Substanzen vorhanden sind.
  • Mikrobiologische Tests, um sicherzustellen, dass keine krankheitserregenden Organismen im Wasser sind.

Unterschiede zwischen NASA und ESA Verfahren

Die NASA und die ESA (Europäische Weltraumorganisation) nutzen ähnliche Grundprinzipien für das Wasserrecycling auf Raumstationen, aber es gibt einige Unterschiede in den spezifischen Technologien und Ansätzen:

NASA

Die NASA verwendet für ihr Wasserrecyclingsystem auf der Internationalen Raumstation (ISS) hauptsächlich die folgenden Technologien:

  • Multistage Filtration: Verwendung von mehreren Filtrationsschritten, einschließlich Mikrofiltration und Aktivkohlefiltration.
  • Umkehrosmose: Zur Entfernung von gelösten Salzen und kleinen Molekülen.
  • Katalytische Oxidation: Zum Abbau von organischen Verbindungen.

Die NASA legt besonderen Wert auf die Robustheit und die Fähigkeit, große Mengen Wasser effizient zu recyceln, um die Autarkie der Mission zu gewährleisten.

ESA

Die ESA setzt hauptsächlich auf Membrantechnologien wie Membranfiltration und Elektrodialyse, um Wasser zu recyceln. Diese Techniken sind besonders effektiv bei der Entfernung von Verunreinigungen auf molekularer Ebene und bieten eine hohe Reinigungseffizienz. Zusätzlich nutzen sie biotechnologische Ansätze wie Bioreaktoren zur weiteren Verbesserung der Wasserqualität.

Bioreaktoren

Bioreaktoren werden verwendet, um organische Abfälle durch mikrobiologische Prozesse abzubauen. In diesen Reaktoren werden spezifische Bakterienkulturen eingesetzt, die organische Verbindungen wie Harnstoff und andere organische Abfälle metabolisieren und in weniger schädliche Substanzen umwandeln.

Details und Vorteile der ESA-Bioreaktoren
Kategorie Beschreibung
Funktionsprinzip Mikroorganismen in den Bioreaktoren zersetzen organische Stoffe durch biochemische Reaktionen, wodurch gereinigtes Wasser und gasförmige Nebenprodukte wie Kohlendioxid entstehen.
Filterwerte Die ESA-Bioreaktoren können organische Verbindungen bis zu einer Konzentration von weniger als 1 ppm reduzieren.
Reinigungseffizienz Sehr hoch, da sie eine Reduktion organischer Verunreinigungen um bis zu 99,99% erreichen können.
Nachhaltigkeit Verwendung natürlicher mikrobiologischer Prozesse zur Wasseraufbereitung.
Effizienz Hohe Reduktion organischer Verbindungen, wodurch die Wasserqualität erheblich verbessert wird.
Kombinationsmöglichkeiten Bioreaktoren können effektiv mit anderen Filtrationstechniken wie Membranfiltration kombiniert werden, um die Gesamteffizienz des Systems zu steigern.

Die ESA setzt somit auf eine Kombination aus physikalischen und biologischen Methoden, um eine maximale Wasserreinigung und -wiederverwendung zu gewährleisten. Dies ermöglicht eine besonders hohe Effizienz und Nachhaltigkeit, jedoch auf Kosten einer höheren Systemkomplexität und Wartungsanforderungen.

Vergleich zwischen dem Greyl Wasserfilter und der ESA-Technik

Ein interessanter Vergleich ergibt sich zwischen dem Greyl Wasserfilter, der von der NASA verwendet wird, und den Technologien, die von der ESA eingesetzt werden.

Vergleich zwischen Greyl Wasserfilter (NASA) und ESA-Technologie zur Wasserreinigung auf Raumstationen
Technologie Hauptmerkmale Hauptanwendungen Reinigungseffizienz Komplexität PPM-Reduktion Hauptvorteile Hauptnachteile
Greyl Wasserfilter (NASA) Mikrofiltration, Aktivkohlefiltration, katalytische Oxidation ISS und zukünftige NASA-Missionen Hoch Mittel Bis zu 99,9% Robustheit, breiter Anwendungsbereich Begrenzte molekulare Entfernung
ESA-Technologie Membranfiltration, Elektrodialyse, Bioreaktoren ISS und ESA-Missionen Sehr hoch Hoch Bis zu 99,99% Hohe molekulare Entfernung, biotechnologische Ansätze Höhere Komplexität, höhere Wartungsanforderungen

Greyl Wasserfilter (NASA)

Der Greyl Wasserfilter der NASA nutzt fortschrittliche Filtrations- und Oxidationstechniken. Er kombiniert Mikrofiltration, Aktivkohlefiltration und katalytische Oxidation, um Abwasser zu reinigen. Dieser Prozess entfernt effektiv Feststoffe, organische Verbindungen und Spurenchemikalien aus dem Wasser.

ESA-Technik

Die ESA setzt hauptsächlich auf Membrantechnologien wie Membranfiltration und Elektrodialyse, um Wasser zu recyceln. Diese Techniken sind besonders effektiv bei der Entfernung von Verunreinigungen auf molekularer Ebene und bieten eine hohe Reinigungseffizienz. Zusätzlich nutzen sie biotechnologische Ansätze wie Bioreaktoren zur weiteren Verbesserung der Wasserqualität.

Beide Ansätze haben ihre eigenen Vor- und Nachteile, die von den spezifischen Anforderungen und Zielen der Raumfahrtmissionen abhängen.

Neuer Solar-Wasserfilter (2024)

Quellen: deutsches YouTube Video von Norio | MIT News | Cell.com | scitenchdaily.com | statista.com

Im Jahr 2024 entwickelte ein Forscherteam am Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen innovativen Wasserfilter, der ausschließlich mit Sonnenkraft arbeitet. Dieser Filter nutzt die thermohaline Zirkulation, eine natürliche Strömungsbewegung im Wasser, die durch Unterschiede in Temperatur und Salzgehalt verursacht wird. Das System besteht aus mehreren Verdampfer- und Kondensationsstufen, die es ermöglichen, Wasser effizient zu reinigen und zu entsalzen.

Das Funktionsprinzip basiert auf der Verdampfung von Wasser, das anschließend in gereinigter Form kondensiert wird, während Salze und andere Verunreinigungen zurückbleiben. Der Filter erreicht eine hohe Effizienz und kann in der Größe eines kleinen Koffers zwischen 4 und 6 Litern Trinkwasser pro Stunde produzieren. Durch die kontinuierliche Entfernung von Salz aus dem System wird zudem das Risiko von Verstopfungen minimiert, was die Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit des Geräts erhöht.

Der Durchsatz des Filters beträgt etwa 4 bis 6 Liter Trinkwasser pro Stunde, was ihn ideal für den Einsatz in abgelegenen Regionen macht. Erste kommerzielle Geräte könnten bald verfügbar sein.

Schritt-für-Schritt Beschreibung der Wirkungsweise

Der Solar-Wasserfilter funktioniert in mehreren Schritten:

  1. Erwärmung durch Sonnenenergie: Das System nutzt Solarenergie, um das Wasser in den Verdampferkammern zu erhitzen. Die Sonnenenergie wird entweder direkt über Photovoltaik oder durch spezielle Absorbermaterialien eingefangen, die die Wärme effizient an das Wasser abgeben.
  2. Verdampfung: Das erhitzte Wasser verdampft, wobei gelöste Stoffe wie Salze, Schwermetalle und andere Verunreinigungen zurückbleiben.
  3. Kondensation: Der Wasserdampf wird dann in einem separaten Kondensationsbereich abgekühlt, wo er sich als sauberes Wasser niederschlägt.
  4. Salz- und Schadstoffabfuhr: Die zurückgebliebenen Salze und Verunreinigungen werden kontinuierlich aus dem Verdampferbereich entfernt, um Verstopfungen zu vermeiden und die Effizienz des Systems zu gewährleisten.
  5. Sammlung des gereinigten Wassers: Das kondensierte Wasser wird in einem separaten Behälter gesammelt und kann direkt als Trinkwasser verwendet werden.

Filterleistung

Der Solar-Wasserfilter ist in der Lage, verschiedene Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen. Die folgende Tabelle zeigt die Filterleistung im Detail:

Filterleistung des Solar-Wasserfilters (2024)
Stoff Wird gefiltert Effizienz (%) Anmerkungen
Salz Ja 99,9 % Effektive Entsalzung
Schwermetalle (z.B. Blei, Quecksilber) Ja 98 % Hohe Schwermetallentfernung
Bakterien Ja 99,99 % Reduktion der bakteriellen Belastung
Viren Ja 99,9 % Hohe Virusentfernung
Mikroplastik Ja 100 % Vollständige Entfernung
Chemische Verbindungen (z.B. Pestizide) Teilweise 70-90 % Teilweise Filterung von organischen Verbindungen
Nitrate Ja 95 % Hohe Effizienz bei der Nitratentfernung
Gelöste Gase (z.B. Chlor) Nein 0 % Keine effektive Entfernung von gelösten Gasen

Dieser Solar-Wasserfilter könnte eine entscheidende Rolle bei der Versorgung von Menschen in Regionen mit begrenztem Zugang zu sauberem Wasser spielen. Die Entwicklung wurde als ein bedeutender Fortschritt in der Wasseraufbereitungstechnologie gefeiert.

Wasserfilter aus Naturmaterialien: Verschiedene Verfahren und Bauanleitungen

Wasser aus natürlichen Quellen ist oft mit verschiedenen Verunreinigungen wie Sedimenten, Bakterien, Viren und chemischen Schadstoffen belastet. Hier werden verschiedene Methoden zur Wasserfiltration aus Naturmaterialien vorgestellt, die je nach Anwendungszweck unterschiedliche Verunreinigungen entfernen können. Für die Entsalzung von Salzwasser wird ein spezielles Verfahren beschrieben. Es wird auch ein Beispiel vorgestellt, wie ein Wasserfilter komplett ohne Plastikmaterialien aus der Natur hergestellt werden kann.

Arten von Wasserfiltern und deren Funktionsweise

Es gibt mehrere grundlegende Arten von Filtern, die je nach Verwendungszweck und verfügbaren Materialien gebaut werden können:

  • Schichtfilter: Filter mit mehreren Schichten aus Naturmaterialien wie Kies, Sand und Aktivkohle. Geeignet für die Entfernung von groben Partikeln, organischen Verbindungen und einigen Schadstoffen.
  • Biologische Sandfilter: Auch als langsame Sandfilter bekannt. Diese Filter verwenden biologisch aktive Sandschichten zur Entfernung von Bakterien und Parasiten.
  • Solar-Wasserdesinfektion (SODIS): Ein Verfahren, bei dem Wasser in durchsichtigen PET-Flaschen durch UV-Strahlen desinfiziert wird. Ideal zur Keimreduktion, jedoch ohne Partikelentfernung.
  • Tropfsteinhöhlen-Filter: Ein Verfahren, bei dem Wasser durch Kalksteinschichten gefiltert wird, wie es in der Natur durch Tropfsteinhöhlen geschieht. Geeignet zur Entfernung von feinen Partikeln und zur Anreicherung mit Mineralien.
  • Solardestillation: Ein Verfahren, bei dem Salzwasser durch Sonneneinstrahlung in Trinkwasser umgewandelt wird. Besonders geeignet zur Entsalzung.
  • Natürlicher Behälter aus Baumrinde: Ein Behälter aus Naturmaterialien wie Baumrinde, der als Ersatz für Plastikflaschen verwendet werden kann.

Schichtfilter: Bauanleitung

Schichtfilter bestehen aus mehreren Materialien, die das Wasser auf verschiedene Weise reinigen:

  1. Materialien:
  • Grober Kies (1-2 cm Durchmesser)
  • Feinerer Kies (0,5 cm Durchmesser)
  • Gewaschener Sand (Quarzsand)
  • Aktivkohle (aus Holzkohle)
  • Feine Stoffschicht (Baumwolltuch oder Kaffeefilter)
  • Plastikbehälter oder großer Trichter
  • Gummiband
  1. Bauanleitung:
  2. Behälter vorbereiten, indem du den Boden abschneidest und kleine Löcher einbohrst.
  3. Lege eine feine Stoffschicht auf den Boden des Behälters und befestige diese.
  4. Fülle 5 cm groben Kies ein.
  5. Füge 5 cm feinen Kies hinzu.
  6. Gib 10-15 cm gewaschenen Sand darüber.
  7. Schichte 5 cm Aktivkohle auf den Sand.
  8. Spüle den Filter mit sauberem Wasser durch, bevor du ihn verwendest.

Einsatzgebiet: Entfernt Partikel, einige chemische Schadstoffe und organische Verbindungen. Nicht zur Entfernung von Mikroorganismen geeignet.

Biologischer Sandfilter: Funktionsweise und Aufbau

Biologische Sandfilter nutzen eine Schicht biologisch aktiven Sands, in der Mikroorganismen schädliche Bakterien und Parasiten abbauen.

  1. Materialien:
  • Fein gewaschener Sand
  • Grober Kies
  • Plastikbehälter (am besten zylindrisch)
  • Wasserabflussrohr
  1. Bauanleitung:
  2. Der Behälter sollte mindestens 1 m hoch sein.
  3. Fülle 5 cm groben Kies als unterste Schicht ein.
  4. Gib 50-60 cm gewaschenen Sand darüber.
  5. Der Wasserabfluss sollte sich etwa 5 cm über der Sandschicht befinden.
  6. Fülle den Filter vorsichtig mit Wasser, um eine Bio-Schicht (Schmutzdecke) zu entwickeln.

Einsatzgebiet: Entfernt Bakterien und Parasiten, jedoch keine chemischen Schadstoffe.

Solar-Wasserdesinfektion (SODIS)

SODIS nutzt UV-Strahlen der Sonne zur Keimreduktion und ist besonders einfach durchzuführen.

  1. Materialien:
  • Durchsichtige PET-Flaschen (max. 3 Liter)
  • Wasser
  1. Vorgehensweise:
  2. Fülle die PET-Flaschen mit klarem Wasser.
  3. Lege sie 6-8 Stunden in direktem Sonnenlicht aus.
  4. Nach der Bestrahlung ist das Wasser mikrobiologisch sicherer.

Einsatzgebiet: Geeignet zur Desinfektion von Wasser, das bereits klar ist. Entfernt keine chemischen Schadstoffe oder Partikel.

Tropfsteinhöhlen-Filter: Mineralfilter

Dieses Verfahren imitiert die natürliche Filtration von Wasser durch Kalkstein.

  1. Materialien:
  • Kalksteine oder Marmor
  • Plastik- oder Metallbehälter mit Abfluss
  • Stoffschicht
  1. Bauanleitung:
  2. Lege eine Stoffschicht auf den Boden des Behälters.
  3. Schichte etwa 10-15 cm Kalksteine ein.
  4. Fülle den Behälter langsam mit Wasser.
  5. Das Wasser sickert durch die Kalksteine, wird gefiltert und mineralisiert.

Einsatzgebiet: Entfernt feine Partikel, reduziert die Härte des Wassers und fügt Mineralien hinzu. Nicht zur Entfernung von Mikroorganismen oder chemischen Schadstoffen geeignet.

Solardestillation: Trinkwasser aus Salzwasser gewinnen

Solardestillation ist eine effektive Methode, um Salzwasser zu Trinkwasser zu machen. Hierbei wird die Sonnenenergie genutzt, um Wasser zu verdampfen, das Salz zurückzulassen und reines Wasser zu kondensieren.

  1. Materialien:
  • Transparente Plastikfolie
  • Behälter für Salzwasser
  • Auffangbehälter für kondensiertes Wasser
  • Kleiner Stein oder Gewicht
  • Sonneneinstrahlung
  1. Bauanleitung:
  2. Stelle den Salzwasserbehälter in die Sonne und lege die transparente Plastikfolie darüber, sodass die Folie die Behälteröffnung vollständig abdeckt.
  3. Platziere einen kleinen Auffangbehälter in der Mitte des Salzwasserbehälters, der das kondensierte Wasser auffangen soll.
  4. Beschwere die Mitte der Plastikfolie mit einem kleinen Stein oder Gewicht, sodass sich die Folie in der Mitte nach unten wölbt und das Wasser zu diesem Punkt hin abtropfen kann.
  5. Die Sonnenstrahlen erwärmen das Salzwasser, das daraufhin verdampft. Der Dampf kondensiert an der Folie und tropft in den Auffangbehälter.

Einsatzgebiet: Eignet sich zur Trinkwassergewinnung aus Salzwasser oder verschmutztem Wasser. Entfernt Salze, Mikroorganismen und die meisten Schadstoffe. Nicht für große Mengen geeignet.

Natürlicher Behälter aus Baumrinde

Ein Wasserfilter aus Naturmaterialien kann vollständig ohne Kunststoffmaterialien hergestellt werden. Z.B. kann ein Behälter aus Baumrinde oder großen Blättern wie Rhabarberblättern als Ersatz für Plastikflaschen verwendet.

  1. Materialien:
  • Frische Baumrinde von Bäumen wie Birke oder Weide (die Rinde sollte flexibel und unbeschädigt sein)
  • Große Blätter (z. B. Rhabarberblätter)
  • Schnüre oder Naturfasern zum Binden
  • Kleiner Ast als Trichter
  1. Bauanleitung:
  2. Schäle vorsichtig ein großes Stück Baumrinde ab, ohne den Baum zu beschädigen. Die Rinde sollte lang genug sein, um einen zylindrischen Behälter zu formen.
  3. Rolle die Rinde zu einem Zylinder und binde sie mit Naturfasern oder Schnüren zusammen, sodass der Behälter stabil ist.
  4. Nutze ein großes Blatt als Bodenabdeckung. Falten und binden Sie es so, dass es die untere Öffnung des Rindenbehälters abdichtet.
  5. Lege einen kleinen Ast mit einer V-förmigen Kerbe als Trichter in die obere Öffnung.
  6. Fülle den Behälter wie beim Schichtfilter mit verschiedenen Filterschichten (grober Kies, feiner Kies, Sand, Aktivkohle).
  7. Der Wasserfluss erfolgt durch den Rindenbehälter, das Wasser wird durch die Schichten gefiltert und durch die kleine Trichteröffnung ausgegeben.

Einsatzgebiet: Eignet sich für die Filterung von Süßwasser in Notsituationen. Nicht zur Entsalzung geeignet.

Hinweise

  • Kein Filter aus Naturmaterialien ist in der Lage, alle Schadstoffe und Mikroorganismen zu entfernen. Zur Trinkwasseraufbereitung sollten zusätzliche Maßnahmen wie Abkochen oder chemische Desinfektion in Erwägung gezogen werden.
  • Regelmäßige Wartung und Reinigung sind erforderlich, um die Effizienz der Filter zu gewährleisten.
  • Diese Filter eignen sich eher für den Einsatz in Notsituationen oder Outdoor-Aktivitäten, nicht für den dauerhaften Gebrauch in Haushalten.

Zusammenfassung

Jeder Filtertyp hat seine spezifischen Einsatzgebiete und Einschränkungen. Durch die Kombination verschiedener Verfahren kann die Wasserqualität jedoch erheblich verbessert werden. Die Wahl des richtigen Filters hängt von den vorhandenen Verunreinigungen und dem gewünschten Einsatzbereich ab. Für Salzwasser empfiehlt sich die Solardestillation, während für frisches Wasser Schicht- und biologische Sandfilter je nach Verunreinigung geeignet sind. Der natürliche Behälter aus Baumrinde bietet eine nachhaltige Alternative zu Plastikbehältern, insbesondere in europäischen Regionen mit geeigneten Baumarten.

Quellen


  1. ↑ {{#if: https://www.rainmandesal.com/ | Rainman Watermakers }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  2. ↑ {{#if: https://www.katadyngroup.com/de/ | Katadyn Watermaker }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  3. ↑ {{#if: https://www.slcewatermakers.com/ | SLCE Watermakers }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  4. ↑ {{#if: https://ecosistemswatermakers.com/ | Eco Sistems Watermakers }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  5. ↑ {{#if: https://www.aquatec-watermaker.de/ | Aquatec Watermaker }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  6. ↑ {{#if: https://www.katadyngroup.com/ch/de/170-801_katadyn-survivor-06 | Katadyn Survivor 06 }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  7. ↑ {{#if: https://www.katadyngroup.com/ch/de/170-802_katadyn-survivor-35 | Katadyn Survivor 35 }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
  8. ↑ {{#if: https://www.spectrawatermakers.com/ | Spectra Watermakers }} {{#if: | ({{{author}}}) }} {{#if: | ({{{date}}}) }} {{#if: | ({{{work}}}) }} {{#if: | (abgerufen am {{{accessdate}}}) }}
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