Chloor en ozon in waterstofwaterflessen: waarom goedkope flessen ruiken en hoe je ze test

Als een waterstofwaterfles ooit vaagjes naar een zwembad heeft geroken, of scherper, naar een kopieerruimte, betekent die geur niet automatisch dat er gevaar is. Wel wijst hij op een echt chemisch proces dat het waard is om te begrijpen voordat je beslist wat het betekent voor het water dat je wilt drinken. Elektrolyse, de reactie waarop elke waterstofwaterfles berust, splitst water bij de ene elektrode in waterstof en bij de andere in zuurstof. Onder specifieke omstandigheden kan daarbij ook een kleine hoeveelheid chloor of ozon ontstaan als nevenreactie op de plek waar oxidatie plaatsvindt. Of die bijproducten in het water terechtkomen dat je drinkt, hangt minder af van de prijs van de fles dan van de vraag of het ontwerp van de interne kamer die kant van de reactie fysiek gescheiden houdt van de drinkwaterkamer.

• Chloor kan ontstaan wanneer het spoortje chloride dat van nature in kraanwater aanwezig is, aan de anode wordt geoxideerd in plaats van dat daar, zoals gewoonlijk, zuurstof ontstaat.
• Ozon ontstaat via een aparte nevenreactie die waarschijnlijker wordt wanneer de bedrijfsspanning van de cel hoger oploopt dan strikt noodzakelijk is om water te splitsen.
• Bij een membraangescheiden kamerontwerp (SPE/PEM) worden die gassen aan de anodezijde via een speciale ontluchtingsopening afgevoerd, in plaats van dat ze terug in de waterkamer terechtkomen.
• Met een striptest voor vrij chloor kun je thuis binnen een paar minuten controleren of er chloor aanwezig is, maar een zuivere uitslag zegt niets over ozon of andere bijproducten.
• Onafhankelijk laboratoriumonderzoek is een betrouwbaardere manier dan alleen je neus om te bevestigen wat het ontwerp van een specifieke fles daadwerkelijk uit het water houdt.

Waar de zwembadgeur werkelijk vandaan komt

Kraanwater bevat bijna altijd een spoortje chloride dat na de gemeentelijke waterzuivering is achtergebleven. Wanneer dat water tijdens elektrolyse tussen de elektroden staat, kunnen de chloride-ionen aan de anode worden geoxideerd en chloorgas vormen, in plaats van dat de anode zuurstof produceert zoals in zuiver water (bron: Elektrolyse van water). Dezelfde onderliggende chemie vindt op industriële schaal plaats in het chloor-alkaliproces, waarbij de halfreactie aan de anode eenvoudigweg wordt beschreven als chloride-ionen die elektronen afstaan en chloorgas vormen (bron: Chloor-alkaliproces). Een waterstofwaterfles gebruikt veel minder stroom en doet dat veel korter, maar de reactie die daar chloor mogelijk maakt, is dezelfde.

Ozon ontstaat via een verwant, maar afzonderlijk proces. Het kan aan de anode van een elektrochemische cel ontstaan als ongewenste nevenreactie zodra de spanning van de cel hoger wordt opgevoerd dan strikt noodzakelijk is om water in waterstof en zuurstof te splitsen. Dit gedrag is gedocumenteerd in laboratoriumopstellingen voor elektrolyse die boven die grens werken (bron: Ozon). Of de elektronica van een bepaalde fles tijdens een cyclus ruim onder die grens blijft of er net bovenuit komt, is een ontwerp- en fabricagedetail dat je doorgaans niet van buitenaf kunt zien. Daarom verdient het ontwerp van de kamer zelf meer aandacht dan één specificatie op een productpagina.

Chloor en ozon: twee verschillende reacties, twee verschillende geuren

Omdat chloor en ozon via verschillende reacties ontstaan, hoeven ze niet allebei tegelijk aanwezig te zijn. Dat een fles een spoortje van de ene stof produceert, bewijst niet dat ze ook de andere produceert. Chloor heeft de scherpe, bekende geur van een zwembad met chloor. Ozon ruikt metaalachtiger, meer zoals je ruikt bij een laserprinter of na onweer. Alles afdoen als ‘een chemische geur’ slaat de nuttigere vraag over: waar is het ontwerp van jouw kamer precies voor bedoeld, en hoe voert het stoffen weg van het water?

Waarom sommige flessen het afvoeren en andere niet

Bij een fles met één kamer is het water rond beide elektroden hetzelfde water dat je drinkt. Alles wat aan de anode ontstaat — een spoortje chloor, een spoortje ozon of gewoon zuurstof — kan dus nergens anders heen en mengt zich rechtstreeks weer met het water. Bij een membraangescheiden ontwerp, vaak aangeduid als SPE of PEM, wordt de anodezijde met een vast polymeermembraan fysiek gescheiden gehouden van de waterkamer. Daardoor worden die gassen via een speciale ontluchtingsopening afgevoerd, in plaats van dat ze in de kamer blijven waaruit je drinkt. Zo beschrijft Hydrions eigen uitleg over de werking van deze flessen de functie van het membraan: de elektrodezijden gescheiden houden, zodat de daar gevormde bijproducten via een aparte opening worden afgevoerd en alleen waterstof het water bereikt dat je drinkt. In dat artikel vind je een uitgebreidere uitleg van het mechanisme als je meer wilt weten over SPE/PEM in het algemeen, in plaats van over de bijproducten waarop dit artikel zich richt.

Hoe je een ontwerp met gescheiden kamers op de fles herkent

Een fles met gescheiden kamers heeft meestal ergens aan de onder- of zijkant een kleine ontluchtingsopening, los van de vulopening. Het is de moeite waard om daar op productfoto’s naar te kijken in plaats van teksten als ‘pure waterstof’ zomaar voor waar aan te nemen. Diezelfde opening veroorzaakt ook het gesis of de weerstand die sommige mensen opmerken wanneer ze een fles direct na een cyclus openen. Dat is een aparte kwestie die met druk te maken heeft en wordt behandeld in een apart artikel over waarom waterstofflessen sissen of moeilijk opengaan. Wat die opening precies is en waarom de fles er überhaupt een nodig heeft, wordt uitgebreider uitgelegd in een nadere blik op de ontluchtingsopening in de onderkant van de fles.

Waarom de geur, of het ontbreken ervan, een nuttig signaal is maar niet het hele verhaal vertelt

Het menselijk reukvermogen is specifiek voor ozon bijzonder gevoelig. De meeste mensen kunnen het waarnemen bij concentraties van ongeveer 0,01 deeltjes per miljoen in de lucht, ver onder het bereik van 0,1 tot 1 ppm waarbij hoofdpijn of oog- en luchtwegirritatie begint op te treden (bron: Ozon). Het verschil tussen die twee getallen is om twee redenen belangrijk. Een vleugje ozon bij een geopende fles is op zichzelf geen medisch noodgeval, omdat je het ruikt bij een concentratie die ver onder de concentratie ligt waarbij irritatie in onderzoeken begint. Toch is het een teken dat er iets in de lucht rond de fles terechtkomt, terwijl een goed geventileerd ontwerp dat juist ergens anders naartoe hoort af te voeren.

Grenswaarden voor blootstelling op de werkplek zijn een nuttig referentiepunt om de schaal aan te geven, geen oordeel over één fles. De aanbevolen bovengrens van NIOSH voor ozon is 0,1 ppm en de toegestane blootstellingsgrens van OSHA voor langdurige blootstelling op de werkplek komt uit op hetzelfde getal van 0,1 ppm, hoewel de twee waarden verschillend zijn gedefinieerd: de waarde van NIOSH is een bovengrens die nooit mag worden overschreden, terwijl die van OSHA een tijdgewogen gemiddelde over acht uur is. Een niveau dat als onmiddellijk gevaarlijk voor leven of gezondheid wordt beschouwd, is vastgesteld op 5 ppm (bron: NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards — Ozon). Die getallen beschrijven voortdurende blootstelling tijdens een werkdienst, een andere situatie dan een kort moment bij een geopende waterfles. Het is dus nuttig ze te kennen om te begrijpen hoe gevoelig je neus al is, niet als een grens om te bepalen of deze situatie goed of fout is.

Een fles die nergens naar ruikt, bewijst ook niets. Een goed geventileerd ontwerp hoort niet merkbaar anders te ruiken dan het water dat erin gaat, omdat de bijproducten via de ontluchtingsopening moeten worden afgevoerd en niet in de lucht bij de drinkopening terecht moeten komen. De geur alleen vertelt je, welke kant hij ook op wijst, maar een beperkt deel van het verhaal. Onafhankelijk laboratoriumonderzoek speelt hierbij een nuttige rol, maar een beperktere dan je misschien op het eerste gezicht zou denken. Een onafhankelijk SGS-laboratoriumrapport over de Core- en Pulse-flessen van Hydrion onderzocht 34 parameters voor waterveiligheid, waaronder platina en titanium die van de elektroden zelf afkomstig kunnen zijn, naast veelvoorkomende anionen en de pH. Alle waarden bleven onder de detectie- of kwantificeringsgrenzen. Dat resultaat is bewijs dat de elektroden geen metaal aan het water afgeven. Het biedt een echte, maar andere vorm van zekerheid dan de kwestie van chloor en ozon waar dit onderdeel over gaat, want het onderzoek test niet op een van beide gassen. Voor elke fles, niet alleen die van Hydrion, is het de moeite waard om te zoeken naar een rapport waarin uitloging van elektrodemetalen zo grondig wordt onderzocht. Maar zo’n rapport beantwoordt de vraag of er metaal in het water terechtkomt, niet of er chloor of ozon in terechtkomt. Voor die specifiekere vraag is een gerichte chemische test, zoals de striptest voor vrij chloor die hierna wordt beschreven, of een laboratoriumrapport waarin chloor en ozon expliciet worden onderzocht, daadwerkelijk relevant.

Een eenvoudige test die je thuis kunt doen

Een striptest voor vrij chloor is een goedkoop consumentenproduct dat wordt verkocht om zwembad- of kraanwater te testen. De strip verandert van kleur als er vrij chloor aanwezig is en werkt bij waterstofwater net zo goed als bij elk ander watermonster. Maak voor de test een verse portie waterstofwater, dompel de strip kort onder volgens de instructies en vergelijk de ontstane kleur met de kleurenkaart op de verpakking of het potje van de strips. Als je nog een tweede fles hebt, kun je beide flessen tegelijk met dezelfde striptest controleren. Zo krijg je een directe vergelijking in plaats van één meting die je op zichzelf moet interpreteren.

Beschouw de uitslag als een gedeeltelijk antwoord, niet als het definitieve oordeel. Een strip kan aangeven of er vrij chloor aanwezig is, wat nuttig is, maar hij kan geen ozon of andere gassen waarnemen. Een zuivere uitslag betekent dus niet dat een fles vrij is van alle mogelijke bijproducten. Interessant genoeg is een lichte chloorgeur in een andere context niet altijd een slecht teken: richtlijnen voor drinkwater in noodsituaties beschouwen een lichte chloorgeur juist als een praktische aanwijzing dat er in behandeld kraanwater een dosis ontsmettingsmiddel aanwezig is (bron: Noodontsmetting van drinkwater — EPA). Die context is echter niet rechtstreeks van toepassing op een waterstoffles, omdat het chloor daar door elektrolyse zou ontstaan en niet door een doelbewuste behandeling. Het is wel een herinnering dat een chloorgeur niet automatisch de alarmerende betekenis heeft die hij zonder context kan lijken te hebben.

Waar je op moet letten bij het kiezen van een fles

Kijk eerst naar het ontwerp van de kamer, niet naar de marketingtaal op de productpagina. Zoek naar een duidelijke beschrijving van een ontwerp met gescheiden kamers of SPE/PEM en naar een zichtbare ontluchtingsopening op de productfoto’s. Een productpagina die alleen ‘pure waterstof’ belooft zonder uit te leggen wat er met de elektrodezijde gebeurt, vertelt je namelijk niet waar de bijproducten naartoe gaan. Zoek vervolgens naar testgegevens van een geaccrediteerde onafhankelijke partij in plaats van af te gaan op de eigen beschrijving van de waterkwaliteit door de verkoper. Dat is dezelfde aanpak als bij het SGS-rapport hierboven, dat specifieke parameters documenteert in plaats van in algemene termen te beweren dat het water zuiver is.

De prijs is geen betrouwbare maatstaf voor een van beide. Een hogere prijs garandeert geen gescheiden kamer en een lagere prijs sluit die niet uit. De constructiedetails en het laboratoriumrapport vertellen je dus veel meer dan het bedrag op de productpagina. De Hydrion Core-fles is een gedocumenteerd voorbeeld van een ontwerp met gescheiden kamers en een gepubliceerd rapport van een onafhankelijke partij. Daardoor is het een nuttig referentiepunt voor wat je bij elke fles die je overweegt kunt controleren, ook bij flessen van andere merken.

Als je naast bijproducten ook bredere veiligheidskwesties wilt afwegen, van ontsmetting tot algemene bijwerkingen, dan worden die afzonderlijk behandeld in een bredere blik op de veiligheid van waterstofwater, bijwerkingen en mythes, in plaats van ze in dit artikel te behandelen.

Een zwembadachtige of metaalachtige geur van een waterstofwaterfles heeft een echte chemische verklaring; de geur is dus niet per definitie onschuldig of automatisch gevaarlijk. Chloor en ozon kunnen allebei als nevenreactie aan de anode ontstaan tijdens elektrolyse. Of een van beide in je glas terechtkomt, hangt af van de vraag of het ontwerp van de kamer die kant van de reactie van het water af afvoert, of die stoffen in dezelfde ruimte achterlaat. Een teststrip, een controle van de ontluchtingsopening en een echt laboratoriumrapport van een onafhankelijke partij vertellen je meer over een specifieke fles dan de geur alleen ooit kan.