Osmose ist ein elementarer Prozess für den Flüssigkeitstransport in und aus Zellen, Umkehrosmose existiert dagegen nicht in der Natur. Trotzdem kursieren im Bereich der Wasseraufbereitung die Begriffe Osmose- und Umkehrosmoseanlagen. Kann das richtig sein? Und worin besteht der Unterschied? Um diese Fragen zu beantworten, ist es wichtig, das Prinzip der Osmose zu verstehen.

Osmose

Wird Salz ungleichmäßig in einen Topf mit Wasser gestreut, sind die Salzionen nach gewisser Zeit trotzdem homogen im Wasser verteilt. In der gesamten Flüssigkeit liegt wieder eine gleichmäßige Konzentration vor. Dabei sind zwei Prozesse am Werk: Ionen wandern ins Süßwasser und Wassermoleküle bewegen sich in die salzigen Bereiche. Aus thermodynamischen Gründen laufen solche Vorgänge ausschließlich in Richtung eines Konzentrationsausgleichs ab. Daher erwartet auch niemand, dass sich in dem Topf die Salzkonzentration an manchen Stellen spontan erhöht und sich andere Zonen selbstständig entsalzen.

Bei der Osmose trennt ein zusätzliches Element Salz- von Süßwasser, die semipermeable (halbdurchlässige) Membran. Sie erlaubt Wassermolekülen den ungehinderten Durchtritt in beide Richtungen, nicht aber Ionen und Verunreinigungen. Bildlich gesprochen entspricht sie einem Sieb mit extrem kleinen Poren, so klein, dass nur noch Moleküle hindurchpassen. Um die Salzgehalte beiderseits der Barriere anzugleichen, strömen jetzt nur noch Wassermoleküle auf die salzhaltige Seite und verdünnen dort das Wasser, Ionen können nicht mehr entweichen. Wie in einem Ballon, in den immer mehr Luft gepumpt wird, nimmt der Druck auf die Membran kontinuierlich zu und wirkt so dem Wasserfluss entgegnen. Schließlich kommt er vollständig zum Erliegen, der maximale osmotische Druck ist erreicht, und das System ist wieder im Gleichgewicht.

Umkehrosmoseanlagen

Direkt durch Osmose können lediglich salzhaltige Flüssigkeiten verdünnt werden. Um damit zu filtern, muss das Wasser umgekehrt von „salzig nach süß“ durch die Membran fließen. Dabei werden Verunreinigungen (Ionen) zurückgehalten und ihr Gehalt auf der Salzseite nimmt zu. In dieser Richtung kann der Prozess aber nicht selbstständig ablaufen, da sich das Konzentrationsgefälle nicht verringern, sondern vergrößern würde.

Umkehrosmoseanlagen setzen an diesem Punkt an und bauen einen Gegendruck über den osmotischen Druck hinaus auf. Dadurch wird die Strömungsrichtung durch die Membran tatsächlich umgekehrt. Manche Anlagen verwenden hierfür Pumpen, im Allgemeinen reicht bei geringen Salzgehalten aber ein Hauswasserdruck von drei Bar aus. Schwermetalle und andere Kontaminationen liegen im Wasser nicht elementar als solides Material vor, sondern sind darin in Form von Ionen ihre Salze gelöst. Die semipermeable Membran wirkt auch bei einer Strömung gegen die natürliche Osmosediffusion selektiv als Ionensperre. Umkehrosmoseanlagen filtern daher sehr effektiv Zusätze aus dem Wasser heraus.

Für die Wasseraufbereitung ist Osmose nicht direkt nutzbar. Im Gegenteil, in Filteranlagen muss dieser Effekt sogar durch Gegendruck kompensiert werden. Alle Systeme zur Wasserfilterung mit einer halbdurchlässigen Barriere sind folglich Umkehrosmoseanlagen. Allerdings ist die semipermeable Membran auch das Kernelement der natürlichen Osmose und dient dort ebenfalls als Ionenfilter. Deshalb ist die Bezeichnung Osmoseanlage nicht ganz zutreffend, aber vertretbar.