Redoxpotenzial (ORP): Warum es negativ sein sollte

ORP steht für das Redoxpotenzial (engl. oxidation-reduction potential) — oder einfacher gesagt: die „Ladung“ des Wassers. Es wird in Millivolt (mV) gemessen und zeigt, ob Wasser eher dazu neigt, anderen Stoffen Elektronen zu entziehen oder sie abzugeben. Die meisten Leitungs- und Flaschenwässer weisen positive Werte auf; Wasser mit gelöstem molekularem Wasserstoff weist negative Werte auf. Dieses Minuszeichen ist der schnellste Weg, Wasserstoffwasser von gewöhnlichem oder lediglich basischem Wasser zu unterscheiden.

Im Folgenden erklären wir, was ORP misst, warum ein negativer Messwert relevant ist, was er dir nicht sagen kann und wie du ihn selbst prüfen kannst.

Was ORP tatsächlich misst

Oxidation und Reduktion einfach erklärt

Oxidation bedeutet, Elektronen abzugeben; Reduktion bedeutet, Elektronen aufzunehmen. Beides geschieht immer zusammen: Wenn ein Stoff Elektronen abgibt, nimmt ein anderer sie auf. Ein rostender Nagel ist ein alltägliches Beispiel für Oxidation.

Wasser enthält gelöste Stoffe, die eher in die eine oder andere Richtung wirken. Sauerstoff und Chlor sind Oxidationsmittel: Sie ziehen Elektronen zu sich. Wasserstoffgas und Antioxidantien wie Vitamin C sind Reduktionsmittel: Sie neigen dazu, Elektronen abzugeben. ORP fasst dieses Gleichgewicht in einer einzigen Zahl zusammen.

So funktioniert ein ORP-Messgerät

Eine ORP-Sonde kombiniert eine Platinelektrode mit einer Referenzelektrode, meist Silber/Silberchlorid, und misst die Spannung zwischen beiden im Wasser. Positive Werte bedeuten oxidierende Bedingungen; negative Werte bedeuten reduzierende Bedingungen.

Dieselbe Messung wird weit über Trinkwasser hinaus eingesetzt. Der U.S. Geological Survey hat eine Feldmethode zur Messung in natürlichen Gewässern wie Grundwasser, und die Lebensmittelindustrie nutzt ORP als Schnelltest dafür, wie stark chloriertes Waschwasser Bakterien abtöten kann.

Positives vs. negatives ORP

• Positives ORP — das Wasser nimmt Elektronen auf (es oxidiert). Das trifft auf die meisten Leitungs- und Flaschenwässer zu.
• Negatives ORP — das Wasser gibt Elektronen ab (es reduziert). Dieser Messwert ist typisch für Wasserstoffwasser.

Warum zeigt Leitungswasser positive Werte? Ein Teil der Antwort liegt in dem, was es sicher macht. Desinfektionsmittel auf Chlorbasis sind starke Oxidationsmittel, und chloriertes Wasser weist positive Werte auf. Als Forscher der University of Michigan ORP-Sensoren unter Küchenspülen in fünf Haushalten platzierten, sank das ORP in Häusern mit freiem Chlor, nachdem das Wasser über Nacht in den Leitungen gestanden hatte, weil sich das Chlor abbaute. Ein positives ORP in Leitungswasser ist normal und kein Warnsignal.

Auch Flaschenwasser weist in der Regel positive Werte auf. In Tests von Prof. Oleh Pokotylo — Professor, Akademiemitglied, Doktor der Biowissenschaften — lagen sechs beliebte Flaschenwässer bei +211 bis +250 mV.

Warum ein negatives ORP wichtig ist: der Blick auf den Körper

Das Hauptargument von Prof. Pokotylo in 5 Fundamental Postulations of Drinking Water (2021) dreht sich um Übereinstimmung. Er schreibt, dass die inneren Flüssigkeiten des Körpers — Blut, Lymphe und die Flüssigkeit, die die Zellen umgibt — ein negatives Redoxpotenzial von ungefähr −50 bis −150 mV haben (an anderer Stelle nennt er −70 bis −200 mV, je nach Gewebe). Gewöhnliches Trinkwasser liegt dagegen bei +100 bis +400 mV. Aus seiner Sicht kommt Wasser mit negativem ORP dem körpereigenen Milieu näher, sodass der Körper weniger Energie aufwenden muss, um es daran anzugleichen.

Die biochemische Forschung weist in dieselbe Richtung. Eine Übersichtsarbeit von 2022 stellt fest, dass biologische Flüssigkeiten im Allgemeinen reduktiv sind. Zellbiologen, die das innere Gleichgewicht einer Zelle über Glutathion — ihr häufigstes Redoxpaar — einschätzen, kommen auf Werte von ungefähr −170 bis −240 mV, je nachdem, was die Zelle gerade tut.

Fairerweise muss man sagen: Ein Glas Wasser und das Innere einer Zelle werden unterschiedlich gemessen; der Vergleich ist daher eher ein hilfreiches Bild als eine exakte Gleichung. Was Forschende tatsächlich untersuchen, ist der Stoff, der Wasserstoffwasser überhaupt erst negativ macht: molekularer Wasserstoff.

Freie Radikale und Antioxidantien

Freie Radikale sind Moleküle mit einem ungepaarten Elektron. Sie reagieren, indem sie anderen Molekülen Elektronen entreißen, und der Körper bildet sie fortlaufend — einige von ihnen leisten nützliche Signalaufgaben. Antioxidantien sind Reduktionsmittel: Sie können Elektronen abgeben und dieses Entreißen stoppen. Deshalb interessiert reduzierendes, elektronenabgebendes Wasser die Forschung.

Wo Wasserstoff ins Spiel kommt

Gelöster molekularer Wasserstoff ist ein Reduktionsmittel und verschiebt das ORP daher in den negativen Bereich. Laut einer Übersichtsarbeit von 2022 ist es genau das H₂, das bei basischem ionisiertem Wasser zu negativen Messwerten führt, und die von Chemikern verwendete Nernst-Gleichung erklärt es: Mehr Wasserstoff und ein höherer pH-Wert drücken den Messwert nach unten. Prof. Pokotylo beschreibt denselben umgekehrten Zusammenhang — je mehr molekularer Wasserstoff im Wasser, desto negativer sein ORP.

Wasserstoff ist außerdem ein sanftes Reduktionsmittel. In einer Übersichtsarbeit von 2014 beschrieb Shigeo Ohta von der Nippon Medical School H₂ als Stoff, der mit starken Oxidationsmitteln wie dem Hydroxylradikal reagiert und zugleich mild genug ist, um die normalen metabolischen Redoxreaktionen oder Signalprozesse des Körpers nicht zu stören. Die Studie seiner Gruppe aus dem Jahr 2007 in Nature Medicine ergab, dass H₂ in kultivierten Zellen selektiv das Hydroxylradikal reduzierte und andere reaktive Sauerstoffspezies unbeeinflusst ließ.

Wie die Zahlen aussehen

Wie schnell Wasser negativ wird

Schnell. Im Experiment von Prof. Pokotylo wurden dieselben sechs Flaschenwässer mit Magnesium in Kontakt gehalten. Alle wurden innerhalb von 30 Minuten negativ (−110 bis −233 mV), und die Veränderung war in dieser ersten halben Stunde am stärksten. Labortests der Living Aqua Wasserstoff-Disc zeigen dasselbe Muster: Das ORP fiel innerhalb weniger Minuten von +263 mV auf negative Werte.

ORP ist ein schneller Hinweis, kein Wasserstoffmessgerät

Der ehrliche Vorbehalt: ORP hängt nicht nur vom Wasserstoff ab.

• pH-Wert. Der Messwert verschiebt sich um ungefähr 60 mV pro pH-Einheit, wie auch Prof. Pokotylo feststellt. Daher weist basischeres Wasser schon etwas niedrigere Werte auf, bevor überhaupt Wasserstoff hinzugefügt wird.
• Die Menge an Wasserstoff. Der Effekt ist logarithmisch: Zehnmal mehr H₂ senkt das ORP ungefähr so stark wie ein Anstieg des pH-Werts um eine halbe Einheit. Deshalb kam eine Übersichtsarbeit von 2022 zu dem Schluss, dass ORP zeigen kann, dass Wasserstoff vorhanden ist, aber nicht abschätzen kann, wie viel — und riet von ORP-basierten Wasserstoffmessgeräten ab.
• Das Messgerät selbst. Sonden unterscheiden sich in ihren Referenzelektroden und brauchen Zeit, um sich einzupendeln. Die USGS-Methode sieht vor, auf einen stabilen Messwert zu warten (innerhalb von ±5 mV), weist darauf hin, dass die Stabilisierung beim Wechsel zwischen oxidierendem und reduzierendem Wasser länger dauern kann, und warnt, dass Messwerte eher Trends als exakte Gleichgewichtswerte zeigen. Auch Prof. Pokotylo stellt fest, dass die Messwerte vom ORP-Messgerät abhängen.

Betrachte ORP daher als Schnelltest: Ein klar negativer Messwert in frischem Wasser ist ein gutes Zeichen dafür, dass Wasserstoff vorhanden ist. Um die Konzentration zu bestimmen, miss H₂ direkt, in ppm oder ppb.

So misst du ORP zu Hause

1. Besorge dir ein ORP-Messgerät im Stiftformat und prüfe es mit der Testlösung, die der Hersteller empfiehlt.
2. Spüle die Sonde mit dem Wasser ab, das du gleich testen möchtest.
3. Teste frisches Wasser sofort. Wasserstoff entweicht mit der Zeit: In einem verschlossenen Behälter behält Wasserstoffwasser seine Eigenschaften bis zu 5–⁠6 Stunden; in einem offenen Glas etwa eine Stunde.
4. Halte die Sonde ruhig und warte, bis sich die Zahl nicht mehr verändert. Beim Wechsel von Leitungswasser zu Wasserstoffwasser kann es eine Weile dauern, bis sich der Messwert stabilisiert.
5. Vergleiche Gleiches mit Gleichem. Miss zuerst dein Leitungswasser, dann das behandelte Wasser – mit demselben Messgerät.

Um den Wasserstoff selbst zu prüfen, verwende Wasserstoff-Testtropfen, ein Redox-Titrationsreagenz, das ein Ergebnis in ppm liefert. Forschende beschreiben diese Reagenzien als weniger genau als Labormethoden, aber nützlich.

Was du bei Living Aqua erwarten kannst

• Living Aqua basische Wasserstoff-Filterkanne: Der Filter braucht etwa 2 Minuten, und typische Messwerte sind pH 9,0 · H₂ 0,6 ppm · ORP −300 mV. Wie die basische Wasserstoff-Filterkanne funktioniert erklärt, was im Filter passiert.
• Living Aqua Wasserstoff-Discs: In stillem Wasser sinkt das ORP im Durchschnitt auf −300 mV, mit Spitzenwerten von −500 mV. Feine Bläschen auf der Disc innerhalb von 2–⁠3 Minuten sind ein Zeichen dafür, dass die Reaktion begonnen hat.

Ein negatives ORP ist auch das wichtigste Merkmal, das Wasserstoffwasser von einfachem basischem Wasser unterscheidet. Mehr dazu in Basisches Wasser und Wasserstoffwasser: Was ist der Unterschied?

Häufige ORP-Mythen

„Negativ ist gesund, positiv ist schädlich.“ Zu einfach. Forschende, die diese Idee geprüft haben, nennen sie plausibel, aber fehlerhaft: Entscheidend ist, welche Substanz den Messwert verändert. Leitungswasser zeigt unter anderem deshalb positive Werte, weil es ein Desinfektionsmittel enthält, das es sicher macht. Bei Wasserstoffwasser ist das Minuszeichen wichtig, weil es gelöstes H₂ signalisiert.

„Je negativer, desto mehr Wasserstoff.“ Nur grob. pH-Wert, Messgerät und Messzeitpunkt beeinflussen die Zahl, daher können zwei Wässer mit derselben Menge H₂ unterschiedliche Messwerte zeigen.

„Basisches Wasser hat immer ein negatives ORP.“ Nein. Die leicht basischen Flaschenwässer (pH 7,6–⁠8,1) in Prof. Pokotylos Tests zeigten alle positive Werte.