Wasserhärte ist ein natürliches Phänomen von globalem Ausmaß, das durch das Grundwasser verursacht wird.DieWasserhärte kann in verschiedenen Maßeinheiten gemessen und klassifiziert werden, die alle auf der Konzentration von Mineralien basieren.

Water Hardness matters

Im Gegensatz zu "weichem Wasser" ist "hartes Wasser" Wasser, das eine hohe Konzentration von Mineralien enthält, in der Regel Calcium- (CaCO3) oder Magnesiumcarbonate (MgCO3), Chloride (CaCl2 oder MgCl) oder Sulfate (CaSO4 oder MgSO4). Die Härte des Wassers hängt von seiner Quelle ab: Hartes Grundwasser entsteht, wenn Wasser durch poröses Gestein sickert, meist Kalkstein (der Kalzium in das Wasser einbringt) und Dolomit (der Magnesium einbringt).[1]

Allein in den USA sind 41 % der Bevölkerung regelmäßig von Grundwasser für die Trinkwasserversorgung abhängig,[2 ] während die UNESCO schätzt, dass weltweit mehr als 2,5 Milliarden Menschen ausschließlich vom Grundwasser abhängig sind. 3 ] Neben dem häuslichen Bedarf ist Grundwasser auch für die Bewässerungslandwirtschaft und indirekt für die Ernährungssicherung sowie für industrielle Zwecke von zentraler Bedeutung.

Angesichts der schwerwiegenden wirtschaftlichen, ökologischen und gesundheitlichen Folgen von hartem oder künstlich "enthärtetem" Wasser ist das Thema weltweit von hoher Relevanz.

Bestimmung der Wasserhärte

Die Härte des Wassers kann als Summe der molaren Konzentrationen von Calcium und Magnesium in mol/L oder mmol/L quantifiziert werden. Andere gebräuchlichere Einheiten für die Messung der Wasserhärte sind dGH (Grad der allgemeinen Härte), dH (deutsche Grade), ppm (parts per million), gpg (grains per gallon) oder fH (französische Grade).

Die Klassifizierung[4] der Wasserhärte durch das United States Geological Survey Office kann verallgemeinert und in andere Einheiten umgerechnet werden:

Hardness classification and unit conversions

Informationen über die örtliche Wasserhärte werden in der Regel von nationalen oder regionalen Wasserversorgern bereitgestellt.

Hartes Wasser hat sowohl für Haushalte als auch für die Industrie verheerende Auswirkungen. Zu den Auswirkungen von Kalkablagerungen gehören Rohrverstopfungen, Schäden an Entsalzungsmembranen und die Verringerung der Effizienz von Wärmetauschern, wie z. B. Heizkesseln - Verschmutzungsprobleme sind weit verbreitet und verursachen Reinigungs- und Wartungskosten in Milliardenhöhe sowie eine hohe Energieverschwendung aufgrund von Heizungsineffizienzen.
Kalkablagerungen in Wassersystemen

Kalziumkarbonat ist ein umgekehrt lösliches Salz,[1] d. h., seine Löslichkeit nimmt mit steigender Temperatur ab. Kesselstein entsteht, wenn die Konzentration eines schwerlöslichen Salzes seine Löslichkeit in Wasser übersteigt. Dies resultiert in der Regel aus Änderungen des pH-Werts, der Temperatur, der Ausgasung oder des Drucks, die sich auf die Löslichkeit der Salze auswirken,[2] sowie aus einem Konzentrations- oder Verdampfungsprozess. Wenn beispielsweise die Wassertemperatur steigt, nimmt die Löslichkeit von CaCO3 ab, was zu Ausfällungen auf erhitzten Oberflächen führt.

Die daraus resultierenden Kesselsteinablagerungen in Wassersystemen von Industrieanlagen, Haushaltseinrichtungen und Geräten verursachen erhebliche technische Probleme und wirtschaftliche Verluste, indem sie den Wasserfluss in Leitungen blockieren. [3][4]

Allein die Kosten für die Reinigung und Wartung von industriellen Produktionsanlagen aufgrund von Kalkablagerungen belaufen sich jedes Jahr auf Milliarden von Dollar - wobei die Schäden in Privathaushalten noch höher geschätzt werden. [5][6]

Ineffizienzen beim Heizen: Hohe Energieverschwendung und -kosten

Aufgrund der abnehmenden Löslichkeit von Calcium mit steigender Temperatur sind beheizte Oberflächen in Industrieanlagen, Haushaltsgeräten und Wassersystemen besonders betroffen: Kalziumkarbonat hat eine Wärmeleitfähigkeit von 2,9 W/mK, was weniger als 1 % der Wärmeleitfähigkeit des Metalls Kupfer (401 W/mK) ist. Zum Beispiel kann nur eine 1mm dicke Schicht aus Calciumcarbonat auf einer Heizfläche den Energiebedarf verdoppeln.[7 ] Ebenso kann eine 5 mm dicke Schicht aus Calciumcarbonat den Energieverbrauch um bis zu 70 % erhöhen. 8 ] Somit verursachen Kalkablagerungen Energieverschwendung und erhebliche wirtschaftliche Verluste. Das Problem ist weit verbreitet, z.B. zeigten Steinhagen et al. [9] in einer neuseeländischen Untersuchung, dass 90% der Wärmetauscher Probleme mit Fouling hatten.

Verschwendung und schlechte Qualität von Reinigungsmitteln in weichem Wasser

Aufgrund der reduzierten chemischen Reaktion benötigt hartes Wasser eine wesentlich größere Menge an Seife, um einen Schaum zu erzeugen.[10] Reinigungsmittel, die mit hartem Wasser verwendet werden, werden weniger effektiv und können Schmutz und Verunreinigungen nicht vollständig entfernen. 11 ] Dies führt zu lästigen Problemen, wie z. B. Kleidung, die bei längerem Waschen schmuddelig und grau wird und sich rau oder kratzig anfühlt. Glaswaren können beim Trocknen Flecken bekommen. Auf Duschtüren oder -vorhängen, Wänden und Badewannen können sich Filme bilden, und mit hartem Wasser gewaschenes Haar kann stumpf aussehen und sich nicht sauber anfühlen. Die verringerte Effektivität fast aller Reinigungsaufgaben verursacht eine große Menge an Seifen- und Reinigungsmittelabfällen, die hohe Kosten verursachen und die Umwelt verschmutzen.

Quantifizierung der schweren Schäden durch hartes Wasser

Kalkprobleme, die durch hartes Wasser verursacht werden, führen zu deutlich verringerter Betriebseffizienz, verkürzter Lebensdauer der Geräte, höheren Wartungskosten und erhöhtem Energieverbrauch.[12][13] Die wirtschaftlichen Auswirkungen der Kesselsteinbildung auf Branchen wie die USA, Großbritannien und Japan belaufen sich auf ca. 10 Mrd. $, 900 Mio. $ bzw. 3 Mrd. $ in einem einzigen Jahr.[14 ] Eine Kostenschätzung der Verschmutzung für die gesamte industrialisierte Welt ist in Tabelle 1 dargestellt.

Während hartes Wasser Schäden in Milliardenhöhe verursacht, folgert die Weltgesundheitsorganisation (WHO) aus einer Reihe von begutachteten wissenschaftlichen Studien: Hartes Wasser, das hohe Konzentrationen an Kalzium und Magnesium enthält, hat mehrere gesundheitliche Vorteile. Eine unzureichende Zufuhr der beiden essentiellen Nährstoffe kann jedoch die Gesundheit beeinträchtigen.[1] Während des letzten Jahrzehnts fanden viele Epidemiologen eine inverse Beziehung zwischen Wasserhärte und kardiovaskulärer Sterblichkeit. Dieser positive Gesundheitseffekt zeigt sich vor allem bei gekochten Lebensmitteln, die den Gehalt dieser Mineralien stark beeinflussen.

Calcium: Wichtiger Strukturbestandteil des menschlichen Körpers

Über 99 % des gesamten Calciums im Körper befinden sich in Knochen und Zähnen, wo es als wichtiges Strukturelement fungiert. Das restliche Kalzium im Körper hat Funktionen im Stoffwechsel und dient als Signal für lebenswichtige physiologische Prozesse, einschließlich Gefäßkontraktion, Blutgerinnung, Muskelkontraktion und Nervenübertragung. Personen mit einer schlechten Kalziumzufuhr können anfällig für mehrere lebensbedrohliche Zustände werden, wie z. B. ein erhöhtes Risiko für Osteoporose, Nephrolithiasis (Nierensteine), Darmkrebs, Bluthochdruck und Schlaganfall, koronare Herzkrankheit, Insulinresistenz und Fettleibigkeit.[2]

Magnesium: Ein essentieller Cofaktor in mehr als 300 Enzymsystemen

Magnesium ist ein lebenswichtiger Cofaktor in mehr als 300 Enzymsystemen, die verschiedene biochemische Reaktionen im Körper regulieren, einschließlich der Proteinsynthese, der Muskel- und Nervenfunktion, der Blutzuckerkontrolle und der Blutdruckregulation. Eine niedrige Magnesiumzufuhr führt zu Veränderungen in biochemischen Abläufen, die das Risiko für Krankheiten wie Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes Typ 2, Osteoporose und Migräne erhöhen können.[3]

Studien zu Kalzium und Magnesium im Trinkwasser

Mehr als 80 epidemiologische Beobachtungsstudien, die einen Zusammenhang zwischen der Wasserhärte und dem Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen herstellten, wurden von der WHO im Jahr 2009 analysiert. Die meisten dieser Studien wurden in begutachteten englischsprachigen Fachzeitschriften veröffentlicht und fanden einen inversen (schützenden) Zusammenhang zwischen der Sterblichkeit an Herz-Kreislauf-Erkrankungen und erhöhter Wasserhärte. [4]

Neben dem geringeren Sterblichkeitsrisiko bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen gibt es auch Hinweise darauf, dass Kalzium und Magnesium im Trinkwasser vor Magen-, Dickdarm-, Enddarm- und Bauchspeicheldrüsenkrebs schützen können und dass Magnesium vor Speiseröhren- und Eierstockkrebs schützen kann.[5]

In einem 2009 von der WHO zusammen mit wissenschaftlichen Experten veröffentlichten Papier zur Bedeutung von Kalzium und Magnesium im Trinkwasser für die öffentliche Gesundheit fassten die Autoren die Literatur zusammen und fanden Unterstützung für einen Zusammenhang zwischen Magnesiummangel und kardiovaskulärer Mortalität. Sie kamen auch zu dem Schluss, dass es von Vorteil sein kann, Magnesium nicht aus dem Trinkwasser zu entfernen.[6]

Kann zu hartes Wasser die Gesundheit gefährden?

Laut der WHO ist es für Menschen mit gesunden Nieren ziemlich schwierig, eine Hyperkalzämie (zu viel Kalzium) zu erleiden. Das National Institute of Health (NIH) erklärt, dass zu viel Magnesium aus der Nahrung oder durch Trinken bei gesunden Menschen kein Gesundheitsrisiko darstellt, da die Nieren überschüssige Mengen mit dem Urin ausscheiden. 7 ] Allerdings können Kalkablagerungen in Rohren zu einem verstärkten Wachstum von Bakterien im Trinkwasser führen

Wasserenthärter mit Ionenaustauschtechnologie ersetzen natürliche Mineralien (z. B. Calcium und Magnesium) durch Natrium/Salz. Diese chemische Veränderung des Wassers ist invasiv und erfordert, dass ein Leitungsabschnitt entfernt und durch das Gerät ersetzt wird, wobei das Wasser durch einen Nebenstrom fließt. Die verbrauchbaren Chemikalien sind teuer, ebenso wie die regelmäßige professionelle Wartung, die oft gesetzlich vorgeschrieben ist.

Ionenaustauschverfahren

Die meisten Wasserenthärter sind Ionenaustauschgeräte: Beim Ionenaustausch werden die Härte-Ionen Calcium und Magnesium entfernt und durch Nicht-Härte-Ionen ersetzt, typischerweise Natrium, das durch gelöstes Natriumchlorid-Salz oder Sole zugeführt wird. Das Enthärtungsgerät enthält ein mikroporöses Austauscherharz, in der Regel sulfonierte Polystyrol-Perlen, die mit Natrium übersättigt sind, um die Oberflächen der Perlen zu bedecken. Wenn das Wasser durch dieses Harzbett fließt, lagern sich Kalzium- und Magnesiumionen an den Harzperlen an, und das lose gehaltene Natrium wird aus dem Harz an das Wasser abgegeben. Die Austauschreaktion kann wie folgt beschrieben werden: 2 RNa + Ca++ R2Ca + 2 Na+ Nachdem eine große Menge an hartem Wasser enthärtet wurde, werden die Perlen mit Kalzium- und Magnesiumionen gesättigt. Wenn dies eintritt, muss das Austauscherharz regeneriert bzw. neu geladen werden. Zum Regenerieren wird das Ionenaustauscherharz mit einer Salzsolelösung gespült. Die Natriumionen in der Salzsolelösung werden mit den Kalzium- und Magnesiumionen auf dem Harz ausgetauscht, und überschüssiges Kalzium und Magnesium werden mit dem Abwasser ausgespült.

Hohe Wartungs- und Betriebskosten

Die Menge des zur Enthärtung verwendeten Salzes hängt vom täglichen Wasserverbrauch, der Enthärterkapazität und der Wasserhärte ab. Als Regeneriermittel kann unter bestimmten Umständen Kaliumchlorid anstelle von Natriumchlorid verwendet werden. Allerdings kostet Kaliumchlorid mehr als Salz. Zusätzlich zu den Kosten für das Salz kann auch das Ionenaustauscherharz, das benötigt wird, um Ionen in großem Umfang aus dem Abwasser zu entfernen, sehr teuer sein. Neben den hohen Betriebskosten muss der Solebehälter regelmäßig von einem Fachmann überprüft und gereinigt werden, was zu hohen Wartungskosten führt.[5]

Außerdem ist enthärtetes Wasser korrosiver als hartes Wasser und kann zu Schäden an Rohrleitungen und Armaturen sowie zur Auslaugung von Schwermetallen wie Cadmium, Kupfer, Blei und Zink ins Trinkwasser führen.[6]

Herkömmliche Wasserenthärter verschmutzen die Umwelt, indem sie hohe Mengen an Natrium im Wasser abgeben und bei jedem Regenerationsprozess Wasser verschwenden.

Wasserverschmutzung und Abfall

Es ist allgemein bekannt, dass herkömmliche Wasserenthärtungssysteme auf Salzbasis nicht umweltfreundlich sind:
(1) Das enthärtete Wasser hat eine künstlich hohe Konzentration an Natrium/Chlor, die mit anderen Abwässern abgeleitet wird und zum Salzgehaltproblem in den kommunalen Kläranlagen beiträgt. Im Allgemeinen erhöht ein höherer Salzgehalt im Abwasser die Behandlungskosten und verringert das Potenzial für die Wiederverwendung des behandelten Abwassers für Bewässerungs- und Industriezwecke. Das freigesetzte Chlor kann bis zu 40-70 Jahre lang im Wasser verbleiben.[7 ] Der Salzgehalt aus Wasserenthärtungsanlagen hat so große Probleme verursacht, dass Landwirte im kalifornischen San Joaquin Valley Land aus der Produktion nehmen mussten.[8]
(2) Der Enthärter muss ständig regeneriert werden, um zu vermeiden, dass hartes Wasser in Rohre und Geräte fließt. Die Regeneration stellt eine zusätzliche Belastung für ein septisches System dar. Für die Regeneration eines Wasserenthärters werden ca. 50 Gallonen Wasser verbraucht, was zu einer erheblichen Menge an flüssigem Abfall führt.[9]

Erste behördliche Verbote zum Schutz der Umwelt

Da enthärtetes Wasser aufgrund seines Natriumgehalts nicht für Pflanzen, Rasen oder Gärten empfohlen wird[10], sollte es natürlich auch nicht in die Natur entlassen, sondern zur Wiederverwendung aufbereitet werden, was das globale Abwasserproblem verschärft[11]: Die einzige Möglichkeit, mit dem überschüssigen Salz umzugehen, ist der Bau einer teuren Kläranlage, die mit Umkehrosmose arbeitet und teuer in Bau und Betrieb ist. Die Weltbank schätzt die Kosten für die weltweite Bereitstellung von sauberem Wasser auf 150 Milliarden USD[12]. Ein schwerwiegendes Problem, das sich nur noch verschlimmern wird, wenn man bedenkt, dass Oberflächen- und Grundwasser in weiten Teilen der Welt verunreinigt und zum Trinken ungeeignet sind, während die Weltbevölkerung von derzeit 7 Milliarden auf 9,7 Milliarden im Jahr 2050 ansteigt.[13]
Trotz des großen Geschäfts mit der Wasserenthärtung (z. B. 500 Millionen Dollar jährlich allein in Kalifornien) und einer starken Lobby[14] waren die Aufsichtsbehörden zum Handeln gezwungen, um die strenger werdenden Umweltstandards zu erfüllen: Als einer der ersten Staaten verabschiedete die kalifornische Aufsichtsbehörde im Januar 2014 Regeln, die die Neuinstallation von Wasserenthärtern verbieten, die Natrium oder Kalium verwenden und die Salzlösung in die Kanalisation einleiten. Mit Stand August 2014 sind Salzwasserenthärter in 25 kalifornischen Gemeinden verboten worden. Texas, Massachusetts, Connecticut, Michigan und New Jersey gehören zu den vielen anderen Gemeinden, die Vorschriften zur Einleitung von Wasser aus Wasserenthärtern erlassen haben.

Generell werden strengere Umweltgesetze in Bezug auf die chemische Wasserenthärtung erwartet, wodurch die mit der Lagerung, Handhabung und Entsorgung verbundenen Kosten weiter steigen.

Das Problem mit chemisch enthärtetem Trinkwasser ist ein dreifaches. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betrachtet entmineralisiertes Wasser aufgrund des Mangels an nützlichen Nährstoffen nicht als ideales Trinkwasser.[15] Außerdem können Wasserenthärter den Natriumgehalt im Trinkwasser erhöhen, was zu ernsthaften Gesundheitsrisiken führen kann, und auch der damit verbundene Chloridgehalt wurde als ungesund eingestuft. Das Trinken und Kochen mit enthärtetem Wasser wird oft vermieden, indem eine zusätzliche Kaltwasserleitung zum Küchenhahn gelegt wird, die den Wasserenthärter umgeht.[16]

Mangel an essentiellen Mineralien

Der Ionenaustauschprozess eliminiert essentielle Mineralien wie Kalzium und Magnesium. Obwohl nur 10-20 % der gesamten täglichen Aufnahme von Kalzium und Magnesium aus dem Trinkwasser stammt, wurden signifikante Unterschiede in Lebensmitteln gefunden, die mit Wasser unterschiedlicher Härte gekocht wurden. Die Konzentration dieser Mineralien stieg in der Regel in Lebensmitteln an, wenn sie mit hartem Wasser gekocht wurden, während eine Abnahme festgestellt wurde, wenn weiches Wasser zum Kochen verwendet wurde.[17]

Die National Institutes of Health (NIH) erklären, dass eine gewohnheitsmäßig niedrige Magnesiumzufuhr Veränderungen in biochemischen Abläufen hervorruft, die im Laufe der Zeit das Risiko für Krankheiten wie Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes, Osteoporose und Migräne erhöhen können. Risikogruppen sind Patienten mit Typ-2-Diabetes, ältere Erwachsene und Patienten mit gastrointestinalen Erkrankungen.[18]

Untersuchungen von Kousa et al. und Marque et al. stützen nachdrücklich die Schlussfolgerung, dass entmineralisiertes Wasser oder Wasser mit niedrigem Mineralisierungsgrad - angesichts des Fehlens oder des erheblichen Mangels an essentiellen Mineralien darin - nicht die Eigenschaften eines sicheren Trinkwassers aufweist und daher sein regelmäßiger Konsum oder der Konsum in größeren Mengen als potenzielles Gesundheitsrisiko betrachtet werden sollte. [19] [20]

Übermäßige Natriumaufnahme

Häusliche Wasserenthärter können den Natriumgehalt im Trinkwasser auf mehr als 300 mg/L erhöhen. Der EPA-Richtwert für Natrium im Trinkwasser beträgt 20 mg/L. Eine übermäßige Aufnahme von Natrium aufgrund solch großer Mengen im Wasser kann akute und langfristige gesundheitliche Auswirkungen verursachen.[21]

Eine Vielzahl von Erkenntnissen der American Heart Association (AHA)[22], der National Institutes of Health (NIH)[23], des National Research Council (NCR)[24] und des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA)[25 ] deutet darauf hin, dass eine übermäßige Natriumzufuhr zum altersbedingten Anstieg des Blutdrucks beiträgt und zu essentieller Hypertonie führen kann.

Bluthochdruck ist mit einem erhöhten Risiko für die Entwicklung von koronarer Herzkrankheit, Schlaganfall, kongestiver Herzinsuffizienz, Niereninsuffizienz und peripheren Gefäßerkrankungen verbunden.

Die Environmental Protection Agency (EPA) berichtet außerdem, dass einige Studien darauf hindeuten, dass Natriumchlorid das Risiko von Krebserkrankungen durch andere Chemikalien im Magen-Darm-Trakt erhöhen kann.[21]

Säuglinge und Kinder sind etwas anfälliger für die Auswirkungen einer akuten Überdosierung von Natriumchlorid als Erwachsene, da die Nieren unreifer Personen den Natriumspiegel nicht so effektiv kontrollieren können wie die Nieren von Erwachsenen.[26]

EAF ist ein Akronym für Electric Anti-Fouling. Die Technologie wurde erstmals in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren im industriellen Bereich eingesetzt, um Korrosion und Ablagerungen an Anlagen und Rohrleitungen zu verhindern und gleichzeitig die hohen Kosten der chemischen (unter Verwendung von Salz) Prävention zu vermeiden.

Bereits 1998 warnte das US-Energieministerium Facility Manager, dass Fortschritte in der EAF Technologie dazu geführt haben, dass sie zu zuverlässigen Energiesparern geworden sind, die als Ersatz für die meisten traditionellen Wasserenthärtungsanlagen eingesetzt werden können, einschließlich Anwendungen sowohl für die Kühlwasseraufbereitung als auch für die Kesselwasseraufbereitung in Durchlauf- und Umlaufsystemen.[0 ] Angesichts des zunehmenden Bewusstseins für die soziale Verantwortung von Unternehmen und für Nachhaltigkeit wird die in der Industrie bewährte EAF Technologie zunehmend als potente Alternative zu herkömmlichem Wasser betrachtet.

Angetrieben von den wirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen, wie z. B. den geringeren Ausgaben für die Sanierung von Ablagerungen, verbesserten Wasserbedingungen für den menschlichen Gebrauch und einer geringeren Freisetzung von Schadstoffen in die Umwelt, hat die EAF Technologie zunehmend die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern und Praktikern auf sich gezogen: Allein im letzten Jahrzehnt wurden mehr als 2.000 Publikationen veröffentlicht, die eine Fülle von Forschungsergebnissen liefern, die die Wirksamkeit von EAF belegen und die ursprünglich industrielle Technologie für den privaten und gewerblichen Einsatz verfügbar machen.[1]

So funktioniert EAF

Der Begriff beschreibt eine Anwendung, bei der ein pulsierender Strom erzeugt wird, um zeitlich veränderliche Magnetfelder im Inneren eines Rohres zu erzeugen. Anschließend erzeugt das zeitlich veränderliche Magnetfeld ein induziertes elektrisches Feld innerhalb des Rohres, ein Phänomen, das durch das folgende Faradaysche Gesetz[2] beschrieben werden kann:

Dabei ist E ein induzierter elektrischer Feldvektor, l ein Linienvektor entlang der Umfangsrichtung, B ein Magnetfeldstärkevektor und A die Querschnittsfläche des Rohrs.

Das induzierte elektrische Feld, das mit der Zeit oszilliert, sorgt für die notwendige molekulare Bewegung der geladenen Mineralionen, so dass Kalzium- und Bikarbonat-Ionen zusammenstoßen und sich ausfällen. Nachdem die gelösten Ionen in unlösliche Mineralkristalle umgewandelt worden sind, nimmt der Übersättigungsgrad des Wassers deutlich ab. Dadurch werden neue Kesselsteinablagerungen an der Wärmeübertragungsfläche reduziert oder verhindert.[1]

Laienhaft ausgedrückt: Ohne die EAF Behandlung werden die Ionen in die Aragonitform der CaCO3-Partikel umgewandelt. Diese dendritisch geformte Form, mit ihren "scharfen Nadeln", haftet leicht am Rohr und erfordert eine saure Reinigung (Bilder 1 und 2). Unter der EAF -Behandlung werden die Kalzium- und Bikarbonat-Ionen in die locker verbundene, kleine, hexagonal geformte Kalzitform der CaCO3-Partikel umgewandelt, die pulverförmig und flauschig sind und durch Turbulenzen und den natürlichen Wasserfluss leicht entfernt werden können (Bilder 3 und 4).[3]

Dies ist eine äußerst effiziente Methode, um die gelösten Mineralionen zu neutralisieren und zu verhindern, dass sie sich an den Rohrwänden ablagern. Da die Mineralkristalle, wie z. B. Kalziumkarbonat, unlöslich sind, werden sie nicht wieder in Wasser aufgelöst, es sei denn, es gibt eine signifikante Änderung des pH-Werts, der Temperatur oder des Drucks.[4]

EAF hat sich in Tausenden von umfangreichen wissenschaftlichen Studien als wirksam erwiesen, und zwar nicht nur in Bezug auf die Verhinderung von Kesselstein, sondern auch auf die Entfernung von bestehenden Kesselsteinablagerungen.


Breit untersucht und als wirksam erwiesen

In mehr als 4.000 Studien wurde berichtet, dass EAF mit Anti-Kalk und Anti-Fouling in Verbindung gebracht wird, und die Menge der Veröffentlichungen hat in diesem Jahrhundert exponentiell zugenommen, was darauf hindeutet, dass EMF zu einer entscheidenden Technik für die Kontrolle von Kesselstein geworden ist, aber auch Anwendungen über industrielle Anwendungen hinaus hat.[5]
(Quelle: Google Scholar)

Einige der bekanntesten, von Fachleuten begutachteten Studien zeigen, dass das Fouling bei behandeltem Wasser um bis zu 88 % gegenüber den Werten für unbehandeltes Wasser abnimmt. [2] Andere Studien zeigen eine Effektivität der EAF Technologie von sogar 95%.[6]

Lin, Jiang et al. (2020) haben 48 begutachtete wissenschaftliche Studien ausgewählt und ausgewertet und eine eingehende Analyse der Ergebnisse durchgeführt. In 95% der 48 besprochenen Studien hat sich die EAF Behandlung als wirksam erwiesen. Sogar 97,56 % der EAF Behandlungen waren bei Reaktoren und Rohren mit Bulk-Lösungen wirksam.[6]

Entfernung bestehender Kalkablagerungen

Georgiou und Bendos (2018) kamen in einem wissenschaftlichen Experiment zu dem Schluss, dass sich ein EAF Gerät als sehr effizient bei der Verhinderung von Kalkablagerungen in einem Sanitärrohr bei der Verwendung von hartem Wasser erwies. Außerdem testeten die Wissenschaftler dasselbe EAF Gerät mit Rohren, die seit über 20 Jahren in einer ländlichen Gegend in Gebrauch waren. Die Methode EAF erwies sich ebenfalls als sehr effizient bei der Entfernung von bestehendem Kalk aus Sanitärrohren, nicht nur bei der Verwendung von hartem, sondern auch von weichem Wasser. [7]

EAF Technologiegeräte sind in-line und nicht-invasiv, die Installation erfordert keine Unterbrechung des Wasserflusses und der Leitungen, erfordert keine Wartung oder chemische Verbrauchsmaterialien. Zu diesen wirtschaftlichen Vorteilen kommen die gesundheitlichen Vorteile (essentielle Mineralien im Trinkwasser) und die Umweltneutralität.

Umwelt

Studien haben gezeigt, dass die EAF Technologie viel besser für die Umwelt ist. Ein Schlüsselfaktor ist das Fehlen von Chemikalien im Wasser. Die Erkenntnisse vieler Forscher, wie z. B. Chibowski (2003)[8] und Alimi (2006)[9], haben die positive Wirkung von Magnetfeldern gegen Kalkablagerungen in Wasserleitungen und Geräten nachgewiesen. Diese Technik fördert auch eine erhöhte Keimungsrate und das Pflanzenwachstum (Shabrangi, 2009; Hozayn et al., 2018; Hozayn und Ahmed, 2019; Hozayn et. al., 2019)[10].

Darüber hinaus kann diese Magnetismus-Technologie im Bereich der Landwirtschaft durch die direkte Anwendung des Magnetfeldes auf Pflanzenorgane, wie z. B. Samen, angewendet werden. Florez (2007)[11] erklärte, dass dieser Effekt auf die Magnetisierung des Bewässerungswassers oder das Vorhandensein von paramagnetischen Eigenschaften im Chloroplasten zurückzuführen sein könnte (Hozayn und Amira, 2010)[12]. Alternativ wiesen Taimourya et al. (2015)[13] nach, dass die Behandlung von Wasser durch ein statisches Magnetfeld positive Effekte auf die Produktion von Kohl(Brassica oleracea) durch eine Steigerung von 30 % zur Folge hatte. Elaoud et al. (2016)[14] fanden heraus, dass magnetisiertes Wasser einen Einfluss auf den Ertrag von Melonen in Kultur hat. Waleed et al. (2013)[15] berichteten, dass ein Magnetfeld von 0,5 Tesla zu einer Zunahme der Wurzellänge und des Gewichts führte. Zusammenfassend könnte die Verwendung des elektromagnetischen Feldes eine effektive Lösung sein, um die Keimungsrate von Salat und möglicherweise anderen Pflanzen zu verbessern.

Gesundheit

Die Verwendung von Wasser, das nicht chemisch verändert wurde, hat tiefgreifende Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, insbesondere da im Gegensatz zu enthärtetem Wasser kein Natrium hinzugefügt wurde. Es gibt Hinweise darauf, dass Wasser ohne Natrium viel gesünder für Menschen ist, die zu Bluthochdruck neigen. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass eine Verringerung der Salzaufnahme in der Nahrung unter anderem mit einer geringeren Morbidität durch Schlaganfall und Nierenerkrankungen korreliert. Die wichtigen Mineralien, die zur menschlichen Gesundheit beitragen, wie Kalzium, Magnesium und Sulfat, bleiben im Wasser, wenn es mit behandelt wird. Schließlich gibt es keine negativen Auswirkungen auf die Hygiene mit , die die Mineralien im Wasser schützt und bewahrt. EAF EAF

Wirtschaftlich

Das Fehlen von Schäden an Industrieanlagen und Haushaltssystemen reduziert die Notwendigkeit der Wartung und des Austauschs von Geräten erheblich, was zu beträchtlichen Einsparungen führt. Geräte sind nicht invasiv und werden direkt an der Hauptzuleitung des Wassers angebracht, was eine sehr einfache Installation ermöglicht, ohne die Rohre zu schneiden oder den Wasserfluss zu unterbrechen. Mit der Technologie kann die Entfernung und/oder Verhinderung von Kalkablagerungen in Wasserrohren bei nahezu vernachlässigbarem Energieverbrauch erreicht werden. EAF EAF 7 ] Das US-Energieministerium hat die Energiemanager der Bundesstaaten auf das Energiesparpotenzial der Technologie aufmerksam gemacht und auf weitere Bereiche für Einsparungen hingewiesen: Der erste ist die Eliminierung oder deutliche Reduzierung des Bedarfs an Chemikalien zur Kesselstein- und Härtekontrolle. In einer typischen Anlage könnten diese Einsparungen in der Größenordnung von Tausenden von Dollar pro Jahr liegen, wenn man die Kosten für Chemikalien, Arbeit und Ausrüstung mit einbezieht. Zweitens entfällt die regelmäßige Entkalkung der Wärmetauscheranlage praktisch. Dadurch entfallen Prozessausfallzeiten, Chemikalienverbrauch und Arbeitsaufwand. Ein drittes Einsparungspotenzial ergibt sich aus der Verringerung des Austauschs von Wärmetauscherrohren aufgrund von Ausfällen. Der Ausfall von Rohren aufgrund von Ablagerungen und der daraus resultierende Temperaturanstieg an der Wärmetauscheroberfläche wird eliminiert oder im Verhältnis zur Verringerung der Ablagerungsbildung stark reduziert. EAF [0]