Wasser Filtern

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 und nach Hause zu transportieren. Sprich, Wasser selbst filtern ist nicht nur die günstigste Variante um an sauberes Wasser zu kommen, sonder auch noch die Ressourcen schonenste.

Skandal: Mehr Plastikrückstände in Glaswasserflaschen als in Plastikflaschen

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:

• Thema bei Quarks im WDR
• https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2300582121
• https://www.oekotest.de/essen-trinken/-Mikroplastik-in-Mineralwasser-Teile-aus-Plastikflaschen-landen-im-Getraenk-_11269_1.html
• https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/research-in-context/details/news/who-bericht-zu-mikroplastik-im-trinkwasser/

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

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.

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 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

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 wird.

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 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.

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

• Hersteller: Aquasana, APEC Water Systems, Express Water
• Bauarten: Untertischanlagen, freistehende Systeme, tragbare Systeme
• Links: [Aquasana](https://www.aquasana.com), [APEC Water Systems](https://www.apecwater.com), [Express Water](https://www.expresswater.com)

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.

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

• Hersteller: Viqua, PureUV, Sterilight
• Bauarten: Untertischanlagen, freistehende Systeme, integrierte Systeme
• Links: [Viqua](https://www.viqua.com), [PureUV](https://www.pureuv.com), [Sterilight](https://www.sterilight.com)

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

• Hersteller: EcoWater Systems, Culligan, Kent
• Bauarten: Untertischanlagen, freistehende Systeme, integrierte Systeme
• Links: [EcoWater Systems](https://www.ecowater.com), [Culligan](https://www.culligan.com), [Kent](https://www.kent.co.in)

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

• Hersteller: Doulton, Katadyn, Berkey
• Bauarten: Stand-alone Filter, Untertischanlagen, tragbare Systeme
• Links: [Doulton](https://www.doulton.com), [Katadyn](https://www.katadyn.com), [Berkey](https://www.berkeyfilters.com)

Aktivkohlefilter

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

• Hersteller: Brita, PUR, Culligan
• Bauarten: Kannenfilter, Untertischanlagen, integrierte Systeme
• Links: [Brita](https://www.brita.de), [PUR](https://www.pur.com), [Culligan](https://www.culligan.com)

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.

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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.

Quellen und Weblinks

• Aquasana
• APEC Water Systems
• Express Water
• Viqua
• PureUV
• Sterilight
• EcoWater Systems
• Culligan
• Kent
• Doulton
• Katadyn
• Berkey
• Brita
• PUR
• Grayl
• Sawyer
• LifeStraw