Der natürliche Vorgang Osmose wurde erstmals 1748 von Jean-Antoine Nollet, einem französischen Geistlichen und Physiker, entdeckt. In seinen Experimenten verwendete Nollet eine Schweineblase als Membran, um zu zeigen, dass Lösungsmittelmoleküle aus Wasser mit wenig gelösten Stoffen durch die Blasenwand in eine höhere Konzentration gelöster Stoffe aus Alkohol fließen können. Damit demonstrierte er als erster den Prozess, bei dem ein Lösungsmittel durch den Prozess des natürlichen osmotischen Drucks selektiv durch eine semipermeable Membran hindurchtreten kann.
In den nächsten 200 Jahren gab es kaum Fortschritte in der Erforschung oder Anwendung des Osmoseverfahrens, da es als eine Kuriosität galt, die nur Laborwissenschaftlern bekannt war. Dies änderte sich Ende der 1940er Jahre, als Forscher amerikanischer Universitäten begannen, mit verschiedenen Technologien zu experimentieren, um nach einer effektiven Methode zur Entsalzung von Meerwasser zu suchen. Die Umwandlung von Salzwasser war in diesen Jahren ein wichtiges Ziel, das durch den Slogan der Kennedy-Regierung „Gehe zum Mond und bringe die Wüsten zum Blühen“ belegt ist.
Durchbruch der Osmoseanlage
Ein echter Durchbruch gelang 1959, als zwei Forscher der UCLA, Sidney Loeb und Srinivasa Sourirajan, eine funktionelle synthetische RO-Membran aus Celluloseacetat-Polymer herstellten. Auf eine hochkonzentrierte Lösung wurde Druck ausgeübt, um sie gegen die Membran zu drücken, die als Filter wirkte, der nur Wassermoleküle passieren ließ.
Diese Membran war in der Lage, NaCl (Salz) und andere gelöste Substanzen zurückzuweisen, während Wasser mit einer angemessenen Durchflussrate durchgelassen wurde, um gereinigtes Trinkwasser zu erzeugen. Was diese Membran noch bemerkenswerter machte, war die Tatsache, dass sie langlebig war und unter realistischem Wasserdruck betrieben werden konnte, was sie für Wasserreinigungsanwendungen hervorragend geeignet macht. Das Verfahren wurde als Umkehrosmose bekannt, da es umgekehrt zum natürlichen osmotischen Prozess funktioniert.
In den 1960er Jahren wurde in Coalinga, Kalifornien, unter Mithilfe und Leitung von Joseph W. McCutchan und Sidney Loeb die erste kommerzielle RO-Anlage der Welt gebaut. Die Durchführung dieses Pilotprogramms begann 1965 und erregte die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern und Regierungen auf der ganzen Welt mit der Hoffnung, dass eines Tages eine Meerwasserentsalzung möglich sein würde. Während die Coalinga-Anlage bis zu 6.000 Gallonen pro Tag reinigen konnte, konzentrierte sie sich hauptsächlich auf brackiges Grundwasser, das viel einfacher zu behandeln ist als Meerwasser, das bis zu 10-mal salziger sein kann. Andere Pilotanlagen in La Jolla und Firebaugh, Kalifornien, arbeiteten jedoch an Membranen, die Meerwasser und landwirtschaftliche Abwässer behandeln können.
Ihre Bemühungen führten schließlich zu einer Vielzahl von Membrantechnologien, die heute in vielen verschiedenen Industrien verwendet werden. Heute wird die Umkehrosmose-Technologie in Tausenden von verschiedenen Prozessen und Anwendungen auf der ganzen Welt für weit mehr als nur zur Reinigung von Wasser eingesetzt. Große Umkehrosmose-Verarbeitungsanlagen liefern heute einen Großteil des sauberen Wassers, das von einigen Städten und sogar kleinen Ländern verwendet wird. Während nur wenige Menschen über die Geschichte der Umkehrosmose Bescheid wissen, ist diese Technologie eine der am weitesten verbreiteten und lebenswichtigsten wissenschaftlichen Errungenschaften in der Geschichte der Menschheit, ganz oben mit der Mondlandung.
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