EZ-Wasser

Das EZ-Wasser soll sich an der Grenzfläche zwischen einer wasseranziehenden (hydrophilen) Oberfläche und dem freien Wasser - in Schichten angeordnet - befinden (Quelle: Pollack 2013)

EZ-Wasser (EZ Water, Exclusion Zone Water, H9 Water, hexagonales Wasser, auch EC-Wasser) soll nach einer Hypothese von Gerald Pollack Wasser entsprechen, das sich an der Grenzfläche zwischen flüssigem Wasser und einer hydrophilen (wasseranziehenden) Oberfläche bilde. In einer dünnen Schicht solle dieses Wasser einen halbkristallinen Zustand aufweisen und frei von jeglicher Verunreinigung sein. Diesen Bereich an der Grenzfläche bezeichnet er als Exclusion Zone (EZ) (Ausschlusszone, weil frei von anderen Substanzen). Den hypothetischen halbkristallinen Zustand deutet er als den "4. Aggregatzustand des Wassers", von dem üblicherweise nur drei Aggregatzustände bekannt sind (fest, flüssig und gasförmig).

Die räumliche Anordnung der Wassermoleküle in der Ausschlusszone entspräche einem Molekülgitter mit hexagonaler (sechseckiger) Anordnung, weshalb das Wasser auch als hexagonales Wasser bezeichnet wird. Die Summenformel des Wassers in der Ausschlusszone sei nicht - wie allgemein bekannt - H₂O, sondern H₃O₂. Die Behauptungen von Pollack werden durch keine unabhängigen Studien oder Beobachtungen gestützt. Die wenigen Veröffentlichungen zum Thema "EZ Water" stammen mit einer Ausnahme alle samt von Pollack selbst.

Verbreitet werden die - von wissenschaftlicher Seite kaum beachteten - Thesen durch seine populärwissenschaftlichen Bücher über EZ-Wasser. Das Thema findet entsprechend nur Anklang in pseudowissenschaftlichen und esoterischen Kreisen. Es wird behauptet, man könne EZ-Wasser in größeren Mengen herstellen und auch lagern. Dazu wären diverse gesundheitliche Vorteile mit der Verwendung des Wassers verbunden und es sei eine Erklärung für andere Phänomene, für die es bisher keine wissenschaftliche Grundlage gibt (z.B. Homöopathie).

H₃O₂

Eine Substanz mit der Summenformel H₃O₂ wird nach unterschiedlichen Quellen als Dioxidanium, Dioxidanylium oder Hydroperoxonium bezeichnet. Auch wird irrtümlicherweise behauptet, dass der Substanz die CAS-Nummer 60593-56-8 zugeordnet sei. Die Substanz ist vielmehr Diskussionsgegenstand im alternativmedizinschen Bereich und wird zur Glaubhaftmachung von Behauptungen zur Homöopathie und zahlreicher Scharlatanerie- und Wellnessprodukte herangezogen. Pollacks Hypothesen um sein EZ-Wasser haben zahlreiche Hersteller animiert, Geräte anzubieten, die angeblich in der Lage seien, EZ-Wasser zu produzieren. In diesem Zusammenhang werden dem EZ-Wasser stets ausschließlich positive Eigenschaften zugeschrieben. In der Werbung werden Strukturformeln (auch als räumliche Zeichnungen) zum EZ-Wasser veröffentlicht (siehe Abbildung).

In der wissenschaftlichen Chemie bilden einzelne Wassermoleküle in flüssigem Zustand u.a. tetraederförmige Wassercluster, die sich temperaturabhängig ständig neu bilden und wieder auflösen. Die Lebensdauer einer Wasserstoffbrückenbindung liegt dabei typischerweise im Bereich von 1–20 ps (ps = Pikosekunde = 10^-12 Sekunden). Stabile quasikristalline Strukturen von Wasser im flüssigen Zustand sind nicht bekannt und auch sehr unwahrscheinlich.

Behauptete chemische und physikalische Eigenschaften

Räumliche Anordnung der Wassermoleküle im (hypothetischen) hexagonalen Wasser, wie Pollack es sich vorstellt. Daneben die Summenformel des negativ geladenen Wassers in der Ausschlusszone (EZ) (rot= Sauerstoffatome, blau= Wasserstoffatome). Die vielen hundert Schichten wären untereinander über den bereits zweibindigen Wasserstoff verknüpft, was den Wasserstoff dreibindig machen würde (Quelle: Pollack 2013).

Das von Pollack gemeinte EZ-Wasser habe ein anderes Verhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff als herkömmliches Wasser, bei dem auf ein Sauerstoffatom zwei Wasserstoffatome kommen. Das Molekulargewicht sei 35 g/mol gegenüber 18 g/mol bei Wasser. Andere Schreibweise der Summenformel: HO-(O+)-H2. Das Dioxidanium verdampfe erst bei 150,2° Celsius auf Meereshöhe (1013 hPa).

Pollack schreibt EZ-Wasser weitere veränderte physikalische Eigenschaften gegenüber normalem Wasser zu: es habe eine höhere Viskosität, eine höhere Absorption infraroter Strahlung (IR) und einen erhöhten pH-Wert (alkalischer als normales Wasser). Des Weiteren sei das Wasser negativ aufgeladen, da die neue Struktur angeblich weniger Protonen (= positive Ladungen) als normales Wasser enthalte. Die überschüssigen Protonen würden in das Wasser außerhalb der Ausschlusszone gedrängt und erniedrigten so dessen pH-Wert (das Wasser wird saurer). Diese Ladungstrennung führe zu einem Spannungsunterschied ähnlich wie in einer Batterie, man könne es deshalb auch für eine Ladungsspeicherung verwenden. Diese Spannung (Potentialunterschied) könnte nur durch einen Energieeintrag erfolgen, der Pollack zufolge durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung (Licht) zustande komme. Er behauptet, dass die Ausschlusszone bei erhöhter Strahlung einen höhere Dicke aufweise.

Pollack behauptet auch, dass die Wasserbrückenbildung (gemeint sind horizontale Verbindungen aus deionisiertem (reinen) Wasser nach Anlegung einer Hochspannung) nur mit Hilfe seiner Theorie zu EZ-Wasser erklärbar sei. Auch die österreichische Firma Grander beruft sich auf Pollack in der Werbung zu ihrem Wunderprodukt Grander-Wasser. Messungen (Röntgenkristallographie, Neutronenstreuung) und Modellierungen zeigen allerdings, dass sich die Struktur des Wassers in der Brücke nicht von gewöhnlichem Wasser unterscheidet.

Eine weitere Behauptung in der Werbung zu EZ-Wasser-Produkten bezieht sich auf einen angeblichen unendlich großen spezifischen elektrischen Widerstand. Es sei demnach nicht leitfähig. Auch falle EZ-Wasser (wegen einer behaupteten "Widerstandslosigkeit") mit der zehnfachen Geschwindigkeit wie andere Gegenstände zu Boden, quasi wie im Vakuum. Das ist physikalisch unmöglich.

Behauptete Vorkommen

Laut Pollack soll Wasser im menschlichen Blut zu 95 % aus EZ-Wasser bestehen; der Mensch trinke zwar herkömmliches Wasser (H₂O) und nehme es mit der Nahrung zu sich, jedoch enthielten menschliche Zellen kein Wasser, sondern EZ-Wasser mit der Summenformel H₃O₂. Man könne EZ-Wasser beispielsweise aus Pflanzensäften (Obst- und Gemüsesäfte) aufnehmen, da diese viel EZ-Wasser enthielten. Da sich das EZ-Wasser ausschließlich an hyrdophilen Oberflächen, wie etwa Zellmembranen bilde, würde aus normalem Wasser stets EZ-Wasser im Körper gebildet. Der Widerspruch, dass man EZ-Waser über pflanzliche Säfte aufnehmen könne, die gar keine Membranbestandteile enthalten und sich EZ-Wasser im Körper stets selbst bildet, wird nicht thematisiert. EZ-Wasser bildet sich stets an Membranen und kann nicht davon extrahiert werden, ohne dass die "ausschließenden" Eigenschaften verloren gehen (s.u.).

Ebenso komme EZ-Wasser natürlicherweise in Gletscherwässern und in Wasserbrunnen vor. Während einerseits behauptet wird, EZ-Wasser würde in tiefliegenden Wasserschichten vorkommen, heißt es im Widerspruch dazu andererseits, dass EZ-Wasser erst an der Erdoberfläche durch Lichtstrahlung und andere Strahlungen entstehe. Dass Gletscherwasser reich an EZ-Wasser sein soll, entnimmt Pollack der Behauptung, es wäre besonders gesund. Da EZ-Wasser eine höhere Dichte haben soll, würde es sich unter Druck bilden, weshalb auch unter Druck stehendes Wasser (etwa aus artesisches Quellen), reich an EZ-Wasser sei.

Wissenschaftliche Einordnung

Pollack hatte seine Entdeckung an einem speziellem Polymer namens Nafion gemacht. Dabei handelt es sich um eine Abwandlung von Teflon (PTFE), bei dem wasserbindende Sulfonsäurestrukturen in die Molekülstruktur eingebunden sind. Das hat unter anderem zur Folge, dass sich dessen Oberfläche sehr hydrophil (wasseranziehend, gut benetzbar) verhält. Es beeinflusst aber auch andere chemische Eigenschaften - wie den pH-Wert - im oberflächennahen Kontaktbereich mit Wasser. Hier hatte er beobachtet, dass sich sehr feine Kunststoffteilchen (Latex) , die im Wasser fein verteilt (dispergiert) waren, von der Oberfläche weg bewegten. Diese Beobachtung wurde von anderen Wissenschaftlern bestätigt und gilt als gut belegt. Seine weiteren Schlussfolgerungen und Beobachtungen, die er daraufhin gemacht haben wollte, sind allerdings sehr unwahrscheinlich und lassen sich leicht durch etablierte Erklärungen widerlegen.

So behauptet er weiter, nicht nur unlösliche Partikel werden von der Oberfläche weggestoßen, sondern auch gelöste Stoffe - wie Salze, was zu einem "hochreinem Wasser" führen würde. Dies kann von keinem anderen Forscherteam bisher reproduziert werden, zumal es sehr schwer festzustellen ist. Die Ausschlusszone ist - wie von Pollack behauptet - nur einige hundert µm dick. Diese dünne Zone kann nur sehr schwer spezifisch bestimmt werden und ist durch die Porosität der (Nafion-)Oberfläche sehr anfällig für Verunreinigungen und Störungen aller Art. Dies führt schnell zu Fehlmessungen und Artefakten, die durch die Messbedingungen selbst zustande kommen, zumal man sehr dicht an einer chemisch aktiven Oberfläche analysiert.

Dass sich Wassermoleküle an einer hydrophilen Schicht in anderer Formation anordnen als im freien Wasser, ist nichts Neues und nicht ungewöhnlich: es zeigt, dass die Wassermoleküle mit der Oberfläche in Wechselwirkung stehen. Man findet das Phänomen der Ausschlusszone auch an Metalloberflächen und mit anderen polaren Flüssigkeiten als Wasser, etwa organische Lösemittel. Die Phänomene sind aber immer auf den Bereich unmittelbar an der Grenz- bzw. Oberfläche beschränkt. Mit diesen Phänomen beschäftigt sich die Oberflächenchemie. Man kann aber z.B. Wasser, das sich an Oberflächen anders strukturiert, nicht extrahieren, ohne dass die Struktur verloren geht, da der Effekt an die Oberfläche gebunden ist. Behauptungen, man könne EZ-Wasser in größeren Mengen herstellen, sind unbelegt und widersprechen allen gültigen Naturgesetzen.

Die Behauptung, die Wassermoleküle in der Ausschlusszone wären hexagonal im Sinne Pollacks (siehe Bild) angeordnet, ist ohne experimentellen Beleg und widerspricht allem, was man bisher gesichert über die Bindungsverhältnisse von Wasser weiß. Pollack sagt selbst, er könne das nicht belegen und es wäre eine reine Spekulation seinerseits. Die Summenformel H₃O₂, die für das hexagonal geordnete Wasser angegeben wird, ist unbekannt und die Existenz solcher Verbindungen (rein rechnerisch) unmöglich. Quantenmechanische / quantenchemische Berechnungen zeigen, dass ein solcher Stoff, sollte er existieren, höchst instabil wäre und sich explosionsartig zersetzen würde.

Die von ihm behauptete vierte Phase des Wassers, die er dem in der Ausschlusszone befindlichen Wasser zuschreibt, ist entsprechend eine reine Erfindung, die er in seinen Büchern außerhalb des wissenschaftlichen Veröffentlichungswesens (und damit nicht wissenschaftlich begutachtet) verbreitet. Wasser, in dem die Wassermoleküle in einer hexagonalen Anordnung vorliegen, kommt nur bei Eis vor. Die Anordnungsverhältnisse sind aber - im Vergleich zu Pollacks Vorstellung - wesentlich komplexer. Daneben gibt es bisher weitere 17 bekannte Modifikationen (Phasen) von Eis.

Die von Pollack behauptete Phasenänderung in der Ausschlusszone müsste mit deutlich anderen physikalischen Eigenschaften einhergehen, insbesondere mit einer geänderten Dichte. Dies zeigt sich unter anderem in einem anderen Brechungsverhalten. Für eine kristallartige Struktur könnte eine Doppelbrechung sprechen, die man nur bei bestimmten Kristallen findet. Die Messungen, die dazu gemacht wurden, sind nicht geeignet, einen veränderten Brechungsindex bzw. eine Doppelbrechung des Wassers in der Ausschlusszone zu belegen, da es an Grenzflächen (insb. der von Nafion) ebenfalls zu Änderungen der Lichtbrechungseigenschaften kommt. Eine kristallartige Struktur könnte mit Hilfe von Röntgenbeugungs-Untersuchungen bestätigt werden; hierzu liefert Pollack keine Daten.

Statt dessen will er eine Phasenänderung anhand licht-spektroskopischer Untersuchungen festmachen, die sehr anfällig für Störungen (u.a. von kleinsten Luftblasen sind). Dazu finden sich die von ihm gemachten Abweichungen, die er einer Phasenänderung zuschreibt, auch in mit Salzen verunreinigtem Wasser. Dies hat er selbst gemessen, will es aber nicht als alternative Erklärung deuten. Die für eine Dichtebestimmung an Grenzflächen deutlich bessere Methode der Neutronenradiographie konnte demgegenüber keinen Dichteunterschied des Wassers in der Ausschlusszone feststellen. Damit konnte die Behauptung Pollacks, es handele sich um eine "vierte Phase", eindeutig widerlegt werden.

Wissenschaftliche Erklärung der Ausschlusszone

Die einzige Beobachtung, die unabhängig von Pollack auch von anderen Forschern bzw. Forschergruppen gemacht werden konnte, ist, dass sich sehr fein verteilte Plastikkügelchen im Wasser von einer hydrophilen Oberfläche weg bewegen. Genau genommen hat Pollack dies nur für das Polymer Nafion belegt, das er - ohne dessen Besonderheiten zu berücksichtigen - als allgemeines Modell für hydrophile Oberflächen, etwa der Zellmembran, annimmt. Der Effekt wurde - in viel geringerem Maße - bisher noch an Metalloberflächen gefunden, die sicher kein Modell für biologische Oberflächen sind. Alle weiteren Beobachtung, die er in und an der Ausschlusszone gemacht haben will, sind ohne Bestätigung und auch nicht plausibel.

Das Phänomen der Diffusiophorese im Modell. Durch eine ungleiche Konzentrationsverteilung an Ionen (Gradient) kommt es an fein verteilten Partikeln (Kolloide, Kugel in der Abb.) zu elektrischen Kräften, die das Partikel weg von der Membran bewegen (rechte Seite der Darstellung). Dies führt zu einem "Ausschluss" dieser Partikel aus einer bestimmten Zone jenseits der Membran.

Das Phänomen, dass sich kleine Partikel (Kolloide) an einer hydrophilen Oberfläche abstoßen, kann im Rahmen der etablierten wissenschaftlichen Theorien zu solchen Effekten erklärt werden. Eine Oberfläche wie die des Nafion ist chemisch aktiv, es handelt sich um einen Ionenaustauscher. Dabei werden von der Oberfläche Ionen (Protonen) in das Wasser abgegeben und entsprechende Gegenionen von der Membran aufgenommen. Dies hat zur Folge, dass sich von der Oberfläche weg ein sog. Gradient (eine stetig an- oder absteigende Konzentration) an Ionen bildet. In diesem Gradient werden kleine Teilchen, die ebenfalls Ladungen (Ionen) auf ihrer Oberfläche tragen können, von der Oberfläche weg bewegt. Der Effekt nennt sich Diffusiophorese und beschreibt solche Phänomene. Im einzelnen ist der Effekt komplexer als hier angedeutet, aber er erklärt das beobachtete Phänomen durch Modellrechnung auch quantitativ.

Pollack hat selbst gezeigt, dass sich ein pH-Gradient jenseits der Membran bildet. Das widerlegt, dass sich in der Ausschlusszone ein homogenes Substrat ("Hexagonales Wasser") gebildet hat. Die unterschiedlichen Färbungen zeigen unterschiedliche pH-Werte an.

Die von Pollack vertretene - und nicht im Einklang mit allen bisherigen Erkenntnissen stehende - Vorstellung, eine Strukturierung des Wassers (und damit eine Phasenwandlung) würde an einer hydrophilen Oberfläche eintreten, ist für die Erklärung der Ausschlusszone nicht nötig. Er hat selbst demonstriert, dass sich an einer Nafion-Membran ein pH-Gradient ausbildet, der sich über viele Millimeter erstreckt (Abbildung). Somit hat er gezeigt, dass sich ein Gradient, keine abrupte Änderung (wie es sein EZ-Wasser mit sich bringen müsste), in der Ausschlusszone bildet. Das ist die Voraussetzung für den Prozess der Diffusiophorese und widerlegt eine in sich homogene Ausschlusszone.

Auch wird hieran ein weiteres Missverständnis Pollacks deutlich: bei dem pH-Gradienten handelt es sich um einen Konzentrationsgradienten, nicht um einen Ladungsgradienten (Protonen werden abgegeben, Gegenionen aus dem Wasser aufgenommen). Da an der Membran Ionen ausgetauscht werden, ist die Ladung entlang des Gradienten immer ausgeglichen. Dieses Missverständnis hatte er schon an anderer Stelle zum Ausdruck gebracht, da er festgestellt haben wollte, dass man mit einer einfachen Elektrolysezelle Ladung speichern könne. Diese Fehlinterpretation konnte leicht widerlegt werden.

Hexagonales (EZ-)Wasser und Polywasser

Bereits 1969 wurde eine hexagonale Struktur für eine scheinbar neu entdeckte Form des Wasser vorgeschlagen. Nachdem der Russe Fedyakin Anfang der 60er Jahre entdeckt hatte, dass sich - in Kapillaren kondensiertes - Wasser nach einiger Zeit in zwei von einander unterscheidbaren Schichten trennte, untersuchte man die scheinbar neuartige Form des Wassers genauer. Der Amerikaner Lippincott wollte dann 1969 anhand spektroskopischer Messungen festgestellt haben, dass es sich um eine neue Form des Wasser handeln müsse und schlug die entsprechende hexagonale (polymere) Struktur vor. Dies führte damals zu heftigen Auseinandersetzungen innerhalb der Wissenschaftsgemeinde, da solche Strukturen auch damals schon als unwahrscheinlich galten.

Die hexagonale Struktur des Wassers war schon einmal fälschlicherweise vorgeschlagen worden. Sie musste für das nie nachweisbare "Polywasser" verworfen werden

Es finden sich weitere Parallelen zum EZ-Wasser von Pollack: So sollte das Polywasser eine höhere Dichte als gewöhnliches Wasser aufweisen und viskoser sein. Auch der Gefrier- und Siedepunkt sollten sich deutlich von herkömmlichen Wasser unterscheiden. Ebenso schien für manchen Pseudowissenschaftler der Beweis erbracht, Wasser (im flüssigen Zustand) könne eine bestimmte Struktur annehmen, was erlauben würde, darin "Informationen" zu speichern.

Erst durch genauere Untersuchungen ließ sich feststellen, dass die scheinbar neuen Eigenschaften durch Verunreinigungen bzw. Spuren von Salzen und Silikaten zustande kamen. Die Existenz eines "Polywassers" wurde verworfen und gilt heute als ein Beispiel für wissenschaftliche Fehlentwicklung.

EZ-Wasser-Produkte und Markt

Der Schweizer Werbefachmann Robert Zach (geb. 1961) behauptet, den hypothetisch gebliebenen "4. Aggregatzustand des Wassers" und damit das "EZwasser" entdeckt zu haben. Pollack sei es lediglich zeitlich nach ihm gelungen, diesen wissenschaftlich nachzuweisen. Zach ist Inhaber der Firma ZARO Biotec, einem Hersteller von Scharlatanerieprodukten zur Wasserbelebung und zum Schutz vor Elektrosmog aus CH-6390 Engelberg in der Zentralschweiz. Ein weiterer Anbieter ist der deutsche Ingenieur und Autor Dietmar Ferger.

Produkte mit Bezug zum EZ-Wasser sind beispielsweise: Adya Clarity, Themarox, 4th Phase oder Biotite Liquid Crystal Concentrate. Pollack selbst macht auf der Seite seines Wasserlabors klar, dass viele der im Zusammenhang mit EZ-Wasser beworbenen Produkte nicht auf seinen Erkenntnisse beruhen und sich ungerechtfertigt auf ihn beziehen.

Siehe auch

• Gerald Pollack
• Hexagonwasser
• Polywasser
• Superionisiertes Wasser
• Wassercluster

Literatur

• Elton, D.C.; Spencer, P.D.; Riches, J.D.; Williams, E.D. Exclusion Zone Phenomena in Water—A Critical Review of Experimental Findings and Theories. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 5041. https://doi.org/10.3390/ijms21145041
• Elton D.C., Spencer P.D. (2021) Pathological Water Science – Four Examples and What They Have in Common. In: Gadomski A. (eds) Water in Biomechanical and Related Systems. Biologically-Inspired Systems, vol 17. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67227-0_8
• Spencer, Peter D. (2018): Examining claims of long-range molecular order in water molecules. Master of Philosophy thesis, Queensland University of Technology.
• Gerald Pollack: Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid & Vapor. 2013, Deutsch: Wasser - viel mehr als H2O. 2014. VAK-Verlag

Weblinks

• MoreIsDifferent (Blog): Exclusion zone water. 19. Nov 2015
• Chemical & Engineering News: Watering Down Science? Unconventional water structure theories generate criticism, but don’t hamper funding. 14 Dez 2009
• Water Structure and Science (London South Bank University): Polywater and EZ-water. 25 October, 2021
• Wikipedia (engl.): Hexagonal water
• Misbar: H3O2 Is Not the "Purest Water on Earth". 14 Sept 2021