Ergebnisse Studie 1 - Stand 2019
Zusammenfassung der wissenschaftlichen Ergebnisse (Stand 09/2019), Quellennachweise und Downloads:
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 Paper: "Strong Gradients in Weak Magnetic Fields Induce DOLLOP Formation in Tap Water" - 2016 |
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1. Einleitung
Seit Bestehen der GRANDER-Wasserbelebung gibt es zwei Fragen als ständige Begleiter mit wachsender Bedeutung: Wie funktioniert die GRANDER-Wasserbelebung und lassen sich diese Effekte wissenschaftlich untermauern?
Neu entstandene Wissenschaftszweige, wie etwa angewandte Wasserphysik (applied water physics) (1) und verbesserte Wasseranalyse-Verfahren (2) halfen, grundlegende Mechanismen und einzelne Faktoren der GRANDER-Wasserbelebung zu verstehen, in Labor-Versuchen zu reproduzieren und zu verifizieren.
Angewandte Wasserphysik
Der Schwerpunkt des Themas „applied water physics“ liegt in der Erforschung dieser grundlegenden Eigenschaften des Wassers, insbesondere seiner Wechselwirkungen mit elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern und der Auswirkung solcher Wechselwirkungen auf lebende Organismen wie Bakterien.
In den vergangenen 40 Jahren wurde viel über die Auswirkungen der magnetischen oder elektromagnetischen Behandlung auf Wasser geforscht - über hundert Artikel und Berichte sind in der Literatur (Beispiel: Auszug (10–29)) verfügbar.
Lange Zeit wurden Behauptungen, dass der Einfluss eines Magnetfeldes auf hartes Wasser die Struktur und Morphologie der Calciumcarbonatkristallisation beeinflusst, von der wissenschaftlichen Gemeinschaft mit Skepsis betrachtet. Dies war vor allem darauf zurückzuführen, dass es keinen plausiblen Mechanismus gab, der die dauerhafte Wirkung von Magnetfeldern auch nach Beendigung der Exposition erklären konnte
Daher war die Anwendung in Fachkreisen umstritten, nicht nur in Bezug auf die GRANDER-Wasserbelebung.
Wetsus – Europas Kompetenzzentrum für nachhaltige Wassertechnologie
Die fächerübergreifende wissenschaftliche Zusammenarbeit von europäischen Universitäten und Forschungsinstituten (3) in Europas Kompetenzzentrum für nachhaltige Wassertechnologie – WETSUS – brachte einen Durchbruch im Verständnis der Magnetischen Wasserbehandlung (MWT) aus Sicht der Wasserphysik. (4)
Zusammenfassung der wissenschaftlichen Ergebnisse:
Die wissenschaftlichen Ergebnisse von Dr. Elmar Fuchs (5) und seinem Team / Wetsus (6)
"Strong Gradients in Weak Magnetic Fields Induce DOLLOP Formation in Tap Water"
(„Starke Gradienten in schwachen Magnetfeldern induzieren die DOLLOP-Bildung in Leitungswasser“) konnten in einem wissenschaftlichen Peer Review Verfahren bestätigt werden. (7)
2012 publizierte Coey eine Theorie über den Mechanismus der magnetischen Wasseraufbereitung, die auf dem Gradienten des angewendeten Feldes und nicht auf seiner absoluten Stärke basiert.
Diese neue wissenschaftliche Arbeit von der Wetsus Forschungsgruppe „Applied Water Physics“ (Martina Sammer, Cees Kamp, Astrid H. Paulitsch-Fuchs, Adam D. Wexler, Cees J.N. Buisman und Elmar C. Fuchs) beruht auf der Erkenntnis, dass sich - im Leitungswasser enthaltene - Kalziumcarbonat Nanoteilchen ("DOLLOPS") unter bestimmten (u. a. vom magnetischen Gradienten verursachte) Bedingungen neu strukturieren und somit die Umweltbedingungen für gelöste Stoffe (z. B. Kalk) verändern. (8)
Die Ergebnisse der Studie zeigen eine erhöhte Bildung von nm-großen Pränukleationsclustern (wie Oxyanionenpolymere oder "DOLLOPs"). Sie stehen damit im Einklang mit Coeys Theorie, die daher auch auf sehr schwache magnetische Felder anwendbar ist, solange sie starke Gradienten enthalten.
2. Hochauflösende Wasseranalytik
Fortschrittliche Untersuchungsmethoden eröffnen neue Chancen in der modernen Wasseranalytik. Die Spuren-Analytik ermöglicht es zum Beispiel, niedrigste Konzentrationen von Stoffen bzw. Substanzen festzustellen.
Ein Beispiel zur Veranschaulichung - Achensee:
Fläche: 6,8 km², Volumen: 0,481 km²
Löst man 1 Stück Würfelzucker im Achensee auf, so lässt sich dieser Zucker mit Hilfe dieser hochentwickelten Messtechnik immer noch nachweisen.
Mikrobiologische Untersuchungen stellen die Anzahl von Bakterien im Wasser in weniger als einer Stunde fest. Die Feststellung der Gesamtkeimzahl in Trinkwasser dauert mit „konservativen Methoden“ 72 Stunden und es können nur ca. 1% der tatsächlich vorhandenen Bakterien sichtbar gemacht werden, die restlichen 99% bleiben unentdeckt.
Die Durchflusszytometrie
Das Durchflusszytometer erfasst 99% aller Bakterien im Wasser und kann sogar zwischen lebenden und toten Zellen unterscheiden. Untersuchungszeit: 1 Stunde
Die Methode der Durchflusszytometrie erlaubt die Analyse von Zellen, welche mit hoher Geschwindigkeit einzeln an Laserstrahlen vorbeifließen. Die Laserstrahlen regen die vorher eingefärbten Zellen zur Fluoreszenz an. Die dadurch erzeugten Signale werden erfasst und gezählt. Je nach verwendetem Färbemittel kann man auf die Zellaktivität schließen.
3. Wissenschaftliche Publikationen
Es gibt nun ein wissenschaftliches peer-reviewed Paper, das den Unterschied zwischen behandeltem/belebtem und unbehandeltem/unbelebtem Wasser nachweist. (7)
"Strong Gradients in Weak Magnetic Fields Induce DOLLOP Formation in Tap Water"
(Übersetzt: „Starke Gradienten in schwachen Magnetfeldern induzieren die DOLLOP-Bildung in Leitungswasser“)
Martina Sammer 1, Cees Kamp 2, Astrid H. Paulitsch-Fuchs 1, Adam D. Wexler 1, Cees J. N. Buisman 1 and Elmar C. Fuchs 1,*
1 Wetsus, European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology, Oostergoweg 9, 8911 MA Leeuwarden, The Netherlands; Martina.sammer@wetsus.nl (M.S.);
astrid.paulitsch-fuchs@wetsus.nl (A.H.P.-F.); adam.wexler@wetsus.nl (A.D.W.); cees.buisman@wetsus.nl (C.J.N.B.)
2 Kamp Consult, Deventerweg 81, 7203 AD Zutphen, The Netherlands; ceeskamp@xs4all.nl
* Correspondence: elmar.fuchs@wetsus.nl; Tel.: +31-58-284-3162
Academic Editor: Wilhelm Püttmann
Received: 21 January 2016; Accepted: 23 February 2016; Published: 3 March 2016
Ergebnis:
- Durch die Behandlung/Belebung kommt es im Wasser zur Änderung des elektrischen Wechselstromwiderstands (Impedanz)
- Durch die Behandlung/Belebung kommt es im Wasser zur verstärkten Bildung von Kalk-Nano-Teilchen den sogenannten DOLLOPS
Die Auswirkungen der Behandlung/Belebung können durch drei unterschiedliche Untersuchungsmethoden nachgewiesen werden.
a) Impedanzspektroskopie
Bei dieser Methode wird Wechselstrom in eine Messzelle, die mit dem zu untersuchenden Wasser gefüllt ist, eingeleitet. Dabei wird die Frequenz des Wechselstroms variiert und der elektrische Wechselstromwiderstand (Impedanz) sowie die Phasenverschiebung der Probe werden bestimmt.
Frequenzabhängig zeigen sich signifikante Unterschiede zwischen behandelten/belebten und unbehandelten/unbelebten Proben (8):
Anm.: Der Effekt der DOLLOP-Bildung wurde in mindestens 16 unabhängigen Experimenten getestet. 12 Messungen pro Experiment, eine Messung erfasst die Impedanz und die Phase pro Frequenz bei 65 Frequenzen. (8)
b) Laserstreuung
Mittels Durchflusszytometer wurde die Anzahl der Nanopartikel (DOLLOPS) gemessen. (8)
c) Rasterelektronenmikroskop
Nach der Behandlung mit der GRANDER-Wasserbelebung zeigt sich eine verstärkte DOLLOP-Bildung. DOLLOPS können als Kristallisationskeime für die Kalkkristallbildung fungieren und beeinflussen das Kalkablagerungsverhalten. (8)(9)
4.GRANDER-Effekte verständlich gemacht
a) Verändertes Ablagerungsverhalten
Wenn gelöster Kalk an den Rohrwandungen auskristallisiert, kommt es zur unerwünschten Reduktion des Rohrquerschnittes und zu einem erhöhten Fließwiderstand. Außerdem kann die meist raue „Kalkoberfläche“ unerwünschten Bakterien und Biofilmen verbesserte Wachstumsbedingungen bieten.
Ohne Belebung, weniger Dollops
Gelöster Kalk kristallisiert an den Rohrwandungen und verengt den Querschnitt (9)
Mit Belebung, viele Dollops
Gelöster Kalk kristallisiert durch die Dollops bereits im Wasser und wird ausgeschwemmt (9)
Bei einer hohen Konzentration von DOLLOPS im Wasser beginnt die Kristallbildung bereits im Wasser und nur geringfügig an den Rohroberflächen. Dadurch haften sich die Kristalle nicht mehr ans Rohr, sondern werden mit dem Wasserstrom ausgeschwemmt. (8)
b) gesteigerte Selbstreinigungskraft
Die Hintergrundflora eines Wassers (autochthone Bakterien) wirkt wie ein Immunsystem. Sie schützt das Wasser auf natürliche Weise vor unerwünschten Bakterien, indem sie durch ihre eigene Aktivität die Nährstoffe verbraucht und dadurch den unerwünschten Keimen weniger Lebensgrundlage bietet.
Gleichzeitig findet ein biologischer Veränderungswettbewerb statt, bei dem sich die gesunde Flora behaupten sollte.
Natürlich soll betont werden, dass, wenn der "Schmutzeintrag" ins System zu hoch wird, GRANDER mit konventionellen Aufbereitungsmethoden kombiniert werden muss, um den gewünschten Effekt zu erreichen.
5. Nutzen der GRANDER-Effekte
Beispiel Ablagerungsneigung:
Wasser besitzt die Fähigkeit, Kalk zu lösen. Dabei spielen die Parameter pH-Wert und Temperatur eine wesentliche Rolle. Auch die Sättigung mit anderen Mineralien und Stoffen bestimmt wieviel Kalk im Wasser gelöst bleibt und ab wann sich dieser auszukristallisieren beginnt.
In belebtem Wasser beginnen sich Ablagerungen erst ab einem höheren Härtegrad, als in unbelebtem Wasser zu bilden. Bei sehr hartem Wasser und ungünstigen Bedingungen wird eine Kombination mit konventioneller Aufbereitung (Ionentauscher) empfohlen, wenn man keine Kalkablagerungen will.
Nutzen der Wasserbelebung bezüglich Ablagerungen
- Belebtes Wasser toleriert einen höheren Härtegrad ohne Ablagerungsbildung.
- Bei der Kombination mit einem Ionentauscher kann die Resthärte auf einen höheren Wert eingestellt werden
- Spart Kosten bei Chemie, Strom und Wartung
Quellenangaben:
(1) Link: https://www.wetsus.nl/research/research-themes/applied-water-physics
(2) Link: https://www.grander.com/international/grander-wasser/wasserforschung/forschungskonzept/externe-forschung/messmethoden
(3) Listung Universitäten: https://www.wetsus.nl/research/research-institutes
(4) Coey, J. M. D. (2012). Magnetic water treatment – how might it work? Philosophical Magazine, 92(31), 3857–3865.
(5) Homepage Dr. Elmar C. Fuchs - http://ecfuchs.com/
(6) WETSUS – Applied Water Physics - https://www.wetsus.nl/research/research-themes/applied-water-physics
(7) https://www.mdpi.com/2073-4441/8/3/79/pdf
(8) Strong Gradients in Weak Magnetic Fields Induce DOLLOP Formation in Tap Water
Cees J. N. Buisman and Elmar C. Fuchs , Martina Sammer , Cees Kamp , Astrid H. Paulitsch-Fuchs , Adam D. Wexler
Wetsus, European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology, MA Leeuwarden
Received: 21 January 2016; Accepted: 23 February 2016; Published: 3 March 2016
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