Porengröße der Umkehrosmosemembran: Was 0,0001 Mikrometer bedeutet (und was nicht)

Auf der Produktseite der Hydrion RO600-Membran der Stufe 2 ist die Porengröße mit 0,0001 Mikrometer angegeben. Die meisten Sedimentkartuschen, darunter auch die Kartusche der Stufe 1 im selben System, sind in ganzen Mikrometern eingestuft, zum Beispiel mit 1 oder 5 Mikrometern. Der Sprung um vier Dezimalstellen macht die Zahl für die Membran deshalb schwer vorstellbar. Es hilft, 0,0001 Mikrometer neben Dinge zu stellen, deren Größe du bereits einschätzen kannst, und zugleich ehrlich zu benennen, was diese Angabe tatsächlich beschreibt: Die aktive Schicht einer Umkehrosmosemembran wird üblicherweise als effektiv fest und nicht als voller abzählbarer Löcher beschrieben. „Porengröße“ ist hier also eine Vergleichsangabe und keine gemessene Lücke, die jemand mit einem Lineal gefunden hätte.

• Menschliches Haar: etwa 20 bis 200 Mikrometer breit – etwas, das du sehen und zwischen den Fingern fühlen kannst.
• Bakterium: etwa 1 bis 10 Mikrometer lang und damit bereits zu klein, um es ohne Mikroskop zu sehen.
• Virus: etwa 0,02 bis 0,3 Mikrometer breit und damit noch kleiner als die meisten Bakterien.
• Angabe zur Membran der Stufe 2: 0,0001 Mikrometer – weniger als selbst der Größenbereich von Viren und die Größenordnung, in der die Rückhalteschicht der Membran ihre Wirkung entfalten soll.

Was „0,0001 Mikrometer“ auf einem Datenblatt tatsächlich beschreibt

Die Angabe steht in der technischen Tabelle für die Hydrion RO600-Membran der Stufe 2 unter „Porengröße“. Ähnliche Kartuschen derselben Kategorie, darunter herkömmliche Sediment- und Kohlefilter, sind in der Regel mit 1 oder 5 Mikrometern eingestuft. Das ist bereits fein genug, um Sand und Trübungen zurückzuhalten, liegt aber noch weit über der Zahl für diese Membran. Dieser Unterschied erklärt, warum die Angabe Menschen verwirrt, die es gewohnt sind, Filterdaten in ganzen Mikrometern zu lesen: Es handelt sich nicht um eine geringfügig feinere Variante derselben Einstufung, sondern um mehrere Größenordnungen feinere Werte. Im Folgenden ordnen wir die Zahl anhand von Größen ein, die Leser bereits kennen. Anschließend erklären wir ehrlich, was eine Umkehrosmosemembran in dieser Größenordnung tut und was die Angabe über das erzeugte Wasser aussagt – und was nicht.

0,0001 Mikrometer auf einer Größenskala

Vom Haar über ein Virus bis zur Angabe für die Membran

Ein einzelnes menschliches Haar ist etwa 20 bis 200 Mikrometer breit (Quelle: Mikrometer – Wikipedia). Deshalb ist es eines der wenigen Dinge auf dieser Liste, deren Größe du mit eigenen Augen einschätzen kannst. Ein typisches Bakterium ist etwa 1 bis 10 Mikrometer lang (Quelle: Mikrometer – Wikipedia) und damit bereits deutlich zu klein, um es mit bloßem Auge zu erkennen. Viele kugelförmige Viren sind noch kleiner und etwa 0,02 bis 0,3 Mikrometer breit (Quelle: Virus – Wikipedia). Jeder Schritt auf dieser Größenskala entspricht ungefähr einer Größenordnung. Die angegebene Porengröße der Membran von 0,0001 Mikrometer liegt unterhalb des Größenbereichs von Viren und entspricht der Größenordnung, in der die Rückhalteschicht der Membran ihre Wirkung entfalten soll. Deshalb kommt Umkehrosmose zum Einsatz, wenn eine Sedimentkartusche allein nicht ausreicht: Die Angabe beschreibt eine andere Art von Barriere und nicht bloß eine strengere Variante derselben.

Warum RO-Membranen keine Siebe mit Löchern sind

Das Lösungs-Diffusions-Modell – einfach erklärt

Die Filterklassen von Membranen werden häufig anhand grober Größenangaben verglichen: allgemeine Membranporen mit einer Größe von etwa 0,1 bis 5.000 Nanometern, Mikrofiltration ab etwa 50 Nanometern, Ultrafiltration ab etwa 3 Nanometern und Nanofiltration ab etwa 1 Nanometer. Umkehrosmose hält Partikel oberhalb von etwa 0,2 Nanometern zurück, also ungefähr 0,0002 Mikrometern – im selben Größenbereich wie die eigene Angabe der Membran von 0,0001 Mikrometer (Quelle: Umkehrosmose – Wikipedia). Diese Zahlen eignen sich zum Vergleich der Kategorien. Eine Umkehrosmosemembran wird jedoch üblicherweise anders beschrieben als die davor aufgeführten Stufen: Ihre aktive Schicht gilt im Allgemeinen als nicht porös. Sie hält gelöste Stoffe aufgrund von Löslichkeit und Diffusion zurück und nicht durch einzelne Löcher, durch die ein Partikel entweder passt oder nicht (Quelle: Umkehrosmose – Wikipedia). Nach dem anerkannten Modell lösen sich Wassermoleküle auf einer Seite in der dichten Polymerschicht und diffundieren durch sie hindurch auf die andere Seite – so wie ein Gas eine Gummischicht durchdringen kann, ohne dass diese ein sichtbares Loch hat. Das Wasser strömt also nicht durch offene Kanäle, wie es bei einem Kaffeefilter der Fall ist. So verstanden ist „0,0001 Mikrometer“ eine nützliche Rückhalteangabe, um Filterstufen miteinander zu vergleichen, aber kein Loch, das unter dem Mikroskop gemessen und gezählt wurde.

Was die Angabe belegt – und was nicht

Auf der Produktseite der Membran der Stufe 2 steht, dass sie gelöste Feststoffe, Schwermetalle, Fluorid und PFAS reduziert. Dort wird außerdem angegeben, dass sie zurückgewiesenes Wasser im Verhältnis 2:1 in den Abfluss leitet und bis zu etwa 600 Gallonen, also rund 2.270 Liter, gefiltertes Wasser pro Tag produziert. Das sind die vom Hersteller für dieses Produkt angegebenen Werte und keine Ergebnisse eines unabhängigen Labortests. Ein Datenblatt wie dieses liest man ehrlich, wenn man diesen Unterschied beachtet, statt davon auszugehen, dass eine Zahl eine Zertifizierung bedeutet, die auf der Seite gar nicht behauptet wird. Da die Rückhaltung bei der Umkehrosmose von mehr als nur der Größe abhängt – unter anderem davon, wie löslich ein gelöster Stoff ist und wie leicht er durch die Membran diffundiert –, hält derselbe Mechanismus, der Verunreinigungen zurückhält, auch die meisten gelösten Mineralien zurück. Das ist einer der Gründe, warum die RO600-Reihe diese Membran mit einer nachfolgenden Stufe zur Mineralzugabe kombiniert, statt das Wasser ganz ohne gelöste Stoffe zu belassen. Wie gründlich die Umkehrosmose Mineralien entfernt und warum es eine Remineralisierung gibt, ist ein eigenes Thema, das sich lohnt, wenn dieser Zielkonflikt für dich eine Rolle spielt.

Wie die Membran mit den vorgeschalteten Stufen zusammenarbeitet

Die gröbere Sediment- und Kohlekartusche der Stufe 1 entfernt zuerst mechanische Partikel und den Chlorgeschmack. So muss die viel feinere Membran der Stufe 2 nicht als erste Barriere des Systems Dinge zurückhalten, die bereits eine einfache Kartusche auffängt. Sie kommt erst zum Einsatz, wenn das Wasser schon relativ sauber ist. Weil die Membran in dieser Größenordnung arbeitet, wird außerdem ein Teil des einströmenden Wassers zum Abfluss umgeleitet, statt zum Wasserhahn zu gelangen. Das ist der praktische Zielkonflikt hinter dem angegebenen Verhältnis von 2:1 zwischen Reinwasser und Abwasser beim RO600. Was die einzelnen Stufen in einem Umkehrosmosesystem mit 3, 5 oder 7 Stufen tatsächlich tun, erklärt diese gesamte Abfolge ausführlicher, als es hier möglich ist. Wenn du den vollständigen Prozess und nicht nur diese eine Zahl verstehen möchtest, ist die vollständige Erklärung der Umkehrosmose von Anfang bis Ende der bessere Ausgangspunkt.

Wann die Angabe beim Austausch der Membran wichtig ist

All das ändert nichts daran, wie du die Membran im Alltag wartest. Es erklärt aber, warum die Produktseite den Austauschzeitpunkt an die Leistung und nicht allein an ein festes Datum knüpft. Auf der Produktseite von Hydrion wird ein Austausch etwa alle 24 Monate oder nach ungefähr 6.800 bis 7.600 Litern angegeben – früher, wenn der TDS-Wert auf dem Display deutlich über seinen üblichen Wert steigt oder die RO-Anzeige rot leuchtet. Ein steigender TDS-Wert nach Monaten stabiler Messwerte ist ein praktisches Zeichen dafür, dass die Rückhaltewirkung der Membran nachlässt, auch wenn sich die Zahl von 0,0001 Mikrometer selbst nie verändert. Was ein TDS-Wert auf dem Display tatsächlich misst, erklärt, warum du zwischen den Austauschen auf diesen Wert achten solltest und nicht auf die Angabe zur Porengröße. Den vollständigen Zeitplan für alle drei RO600-Filter zusammen findest du im Beitrag Der vollständige Austauschzeitplan für die PPC-, Membran- und TC-Stufen, der ihn für jede Stufe einzeln aufführt. Wenn deine Membran bald ausgetauscht werden muss, findest du auf der Produktseite der Membran der Stufe 2 Angaben zu Passform und Austauschintervall sowie zum vollständigen Hydrion Purity RO600-System, zu dem sie gehört.