Kann molekularer Wasserstoff gezielt Unterstützung gegen oxidativen Stress bieten? Welche Rolle spielt die Konzentration und worauf kommt es noch an? Wissenschaft und Technik im Klartext.
Molekularer Wasserstoff (H₂) rückt zunehmend in den Fokus der internationalen Forschung. Untersucht wird unter anderem, welchen Einfluss das kleinste Molekül auf oxidativen Stress, hochreaktive Sauerstoffspezies und körpereigene Redoxsysteme haben kann. Eine Möglichkeit der Aufnahme ist Wasser, in dem molekularer Wasserstoff gelöst ist. Dabei sind neben der H₂-Konzentration auch die Qualität des Ausgangswassers und die eingesetzte Elektrolysetechnologie von Bedeutung.
Was sind freie Radikale und oxidativer Stress?
Im menschlichen Organismus entstehen im Rahmen normaler Stoffwechselprozesse fortlaufend reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Häufig werden diese unter den Begriffen ROS ("Reactive Oxygen Species") und RNS ("Reactive Nitrogen Species") zusammengefasst.
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Solche reaktiven Spezies sind nicht grundsätzlich schädlich. In kontrollierten Konzentrationen erfüllen sie wichtige biologische Funktionen, beispielsweise innerhalb der zellulären Signalübertragung und Immunabwehr.
Problematisch kann ein Ungleichgewicht zwischen ihrer Entstehung und den antioxidativen Schutzmechanismen des Organismus werden. Dieser Zustand wird als oxidativer Stress bezeichnet.
Ein ausgeprägtes oxidatives Milieu kann biologische Strukturen wie Lipide, Proteine und Nukleinsäuren beeinträchtigen. Die Redoxforschung beschäftigt sich deshalb intensiv mit den Mechanismen, über die Zellen ihr oxidatives Gleichgewicht regulieren.
Molekularer Wasserstoff: klein und diffusionsfähig
Molekularer Wasserstoff besteht lediglich aus zwei Wasserstoffatomen. Aufgrund seiner geringen Molekülgröße kann H₂ biologische Membranen passieren und sich vergleichsweise schnell verteilen.
Einen wichtigen Ausgangspunkt für die moderne medizinisch-biologische H₂-Forschung lieferte eine 2007 in _Nature Medicine_ veröffentlichte Arbeit von Ohsawa und Kollegen.
In experimentellen Modellen beschrieben die Wissenschaftler einen Zusammenhang zwischen molekularem Wasserstoff und der Reduktion besonders reaktiver oxidativer Spezies, insbesondere Hydroxylradikalen (•OH). Andere reaktive Sauerstoffspezies mit physiologischen Funktionen wurden nicht in gleicher Weise beeinflusst.
Diese Veröffentlichung trug wesentlich dazu bei, das wissenschaftliche Interesse an molekularem Wasserstoff und dessen möglichen Zusammenhängen mit oxidativem Stress zu intensivieren.
H₂ ist nicht einfach ein klassischer "Radikalfänger"
Eine Aussage wie "H₂ neutralisiert alle freien Radikale" würde den Forschungsstand zu stark vereinfachen.
Heute wird ein wesentlich komplexeres Zusammenspiel untersucht. Neben möglichen direkten Reaktionen mit besonders reaktiven Spezies beschäftigt sich die Forschung mit indirekten Einflüssen auf zelluläre Redox- und Signalprozesse sowie körpereigene antioxidative Schutzsysteme.
Eine systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse aus dem Jahr 2024 zu belastungsinduziertem oxidativem Stress verdeutlicht diese Differenzierung. In sechs eingeschlossenen Studien mit insgesamt 76 Teilnehmern zeigte H₂ gegenüber Placebo keine signifikante Verringerung des untersuchten d-ROMs-Markers für oxidativen Stress, während bei der gemessenen antioxidativen Kapazität BAP ein statistisch signifikanter Effekt beobachtet wurde. Die Autoren betonen gleichzeitig den Bedarf an weiteren Untersuchungen.
Molekularer Wasserstoff sollte deshalb wissenschaftlich nicht einfach als unspezifisches Antioxidans betrachtet werden. Vielmehr ist seine mögliche Rolle innerhalb biologischer Redoxprozesse und Regulationsmechanismen Gegenstand aktueller Forschung.
Was ist Hydrogenwasser?
Eine Möglichkeit, molekularen Wasserstoff aufzunehmen, ist Wasser, in dem H₂ physikalisch gelöst wurde.
Dabei muss zwischen dem Wassermolekül H₂O und dem zusätzlich im Wasser gelösten molekularen Wasserstoff H₂ unterschieden werden.
Hydrogenwasser ist also kein chemisch verändertes H₂O, sondern Wasser, das zusätzlich gelösten molekularen Wasserstoff enthält.
Die orale Aufnahme von H₂-reichem Wasser gehört inzwischen zu den wissenschaftlich untersuchten Applikationsformen. Eine 2023 veröffentlichte Übersichtsarbeit identifizierte 81 klinische Studien und 64 wissenschaftliche Publikationen zu Humanstudien mit verschiedenen Formen der H₂-Anwendung. Die Autoren beschreiben eine breite Forschungslandschaft, weisen gleichzeitig jedoch auf offene Fragen bei Dosierung, Applikation und klinischer Bewertung hin.
Warum die H₂-Konzentration wichtig ist
Die Konzentration des in Wasser gelösten molekularen Wasserstoffs wird häufig in ppb - parts per billion - angegeben.
Für H₂ in Wasser kann näherungsweise gerechnet werden:
1.000 ppb H₂ ≈ 1 mg H₂ pro Liter Wasser.
Bei einer Konzentration von 6.000 ppb enthält ein Liter Wasser damit rechnerisch 6 mg gelösten molekularen Wasserstoff.
Bei 180 ml ergibt sich:
6 mg/L × 0,180 L = 1,08 mg H₂
Dadurch lässt sich anschaulich zeigen, welchen Einfluss die Konzentration auf die Wassermenge hat, die für dieselbe rechnerische H₂-Menge erforderlich ist.
H₂-Konzentration und vergleichbare Wassermenge
Je höher die Konzentration des gelösten molekularen Wasserstoffs, desto weniger Wasser ist rechnerisch erforderlich, um eine H₂-Menge von 1,08 mg aufzunehmen.
Bei 6.000 ppb H₂ entsprechen 180 ml Wasser einer H₂-Menge von 1,08 mg.
Bei 4.000 ppb H₂ werden dafür 270 ml Wasser benötigt.
Bei 3.000 ppb H₂ sind es 360 ml Wasser.
Bei 2.000 ppb H₂ sind es 540 ml Wasser.
Bei 1.200 ppb H₂ werden 900 ml Wasser benötigt.
Bei 1.000 ppb H₂ entspricht dies 1.080 ml Wasser.
Damit enthalten 180 ml Wasser mit 6.000 ppb rechnerisch dieselbe Menge gelösten molekularen Wasserstoffs wie 1.080 ml Wasser mit 1.000 ppb.
Diese Berechnung betrifft ausschließlich die physikalisch vorhandene Menge des gelösten molekularen Wasserstoffs. Daraus lässt sich weder eine proportional höhere biologische Wirkung noch eine bestimmte Anzahl "neutralisierter freier Radikale" ableiten.
Die Basis von Hydrogenwasser bleibt das Wasser selbst
Bei der Betrachtung von Hydrogenwasser wird häufig vor allem über die H₂-Konzentration gesprochen. Dabei sollte ein grundlegender Aspekt nicht außer Acht gelassen werden:
Hydrogenwasser besteht zum weit überwiegenden Teil weiterhin aus Wasser.
Die H₂-Anreicherung ist dabei kein Wasserreinigungsverfahren. Stoffe, die bereits im Ausgangswasser vorhanden sind, werden nicht automatisch dadurch entfernt, dass dem Wasser molekularer Wasserstoff zugesetzt wird.
Aus technologischer Sicht kann es deshalb sinnvoll sein, Wasseraufbereitung und H₂-Anreicherung als zwei getrennte Schritte zu betrachten:
1. Wasser aufbereiten → 2. aufbereitetes Wasser mit molekularem Wasserstoff anreichern.
Eine leistungsfähige Umkehrosmose kann zahlreiche gelöste Wasserinhaltsstoffe deutlich reduzieren. Anschließend kann dieses aufbereitete Wasser gezielt mit molekularem Wasserstoff angereichert werden.
Die Aussage, gereinigtes Wasser sei deshalb automatisch "wirksameres Hydrogenwasser", wäre jedoch wissenschaftlich nicht belegt.
Die Zusammensetzung des Wassers kann die H₂-Erzeugung beeinflussen
Auch für die eigentliche Elektrolyse ist das Ausgangswasser relevant.
Eine 2020 veröffentlichte Untersuchung beschäftigte sich mit dem Einfluss von Wasserhärte, Temperatur und Behältermaterial auf die Konzentration des gelösten molekularen Wasserstoffs und das Oxidations-Reduktions-Potenzial (ORP).
Die Ergebnisse zeigen, dass kein einfaches Prinzip "je reiner das Wasser, desto mehr H₂" angenommen werden kann.
In der untersuchten Versuchsanordnung sank die H₂-Konzentration mit zunehmender mineralischer Wasserhärte moderat von etwa 960 auf 870 µg/L. Bei nahezu mineralfreiem gereinigtem Wasser wurden unter den dortigen Bedingungen dagegen lediglich etwa 80 µg/L gemessen. Auch beim ORP wurden deutliche Unterschiede festgestellt.
Die konkreten Messwerte können nicht pauschal auf andere H₂-Systeme übertragen werden. Elektrolyseverfahren, Elektroden, Membrantechnik, elektrische Leitfähigkeit, Temperatur und Wasserzusammensetzung können sich zwischen verschiedenen Geräten erheblich unterscheiden.
Die Untersuchung verdeutlicht jedoch einen wichtigen Grundsatz:
Maximale Wasserreinheit bedeutet nicht automatisch maximale H₂-Erzeugung.
Die DuPont® SPE/PEM-Membran als Herzstück der H₂-Erzeugung
Neben der Qualität des Ausgangswassers ist die eingesetzte Elektrolysetechnologie ein entscheidender Faktor bei der Herstellung von wasserstoffreichem Wasser.
Bei der WERTACH Quelle H₂ 6000 kommt eine DuPont® SPE/PEM-Membran als zentraler Bestandteil der Elektrolyseeinheit zum Einsatz.
SPE steht für _Solid Polymer Electrolyte_, PEM für _Proton Exchange Membrane_. Bei der PEM-Wasserelektrolyse übernimmt die Membran eine wesentliche Funktion: Sie ermöglicht den Transport von Protonen (H⁺) und unterstützt gleichzeitig die Trennung der elektrochemischen Reaktionsräume.
Vereinfacht lässt sich die Wasserelektrolyse folgendermaßen darstellen:
Anode:
2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻
Transport durch die PEM:
H⁺ → Protonentransport durch die Membran
Kathode:
4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂
Gesamtreaktion:
2 H₂O → 2 H₂ + O₂
Die Qualität einer Protonenaustauschmembran ist für PEM-Elektrolysesysteme von erheblicher Bedeutung. Zu den relevanten technischen Eigenschaften gehören unter anderem Protonenleitfähigkeit, chemische und elektrochemische Stabilität, mechanische Beständigkeit sowie eine möglichst geringe Gasdurchlässigkeit. Die Fachliteratur behandelt diese Eigenschaften als wesentliche Faktoren für Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit von PEM-Elektrolysesystemen.
Die in der WERTACH Quelle H₂ 6000 verbaute DuPont® SPE/PEM-Membran ist damit nicht lediglich eine mechanische Trennschicht, sondern ein zentraler Bestandteil der elektrochemischen Erzeugung von molekularem Wasserstoff.
Wasserqualität und SPE/PEM-Technologie als Gesamtsystem
Wasseraufbereitung und H₂-Elektrolyse erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
Eine hochwertige SPE/PEM-Membran ersetzt keine Wasseraufbereitung. Umgekehrt ersetzt die vorherige Wasseraufbereitung nicht die Anforderungen an eine leistungsfähige Elektrolysetechnologie.
Daraus ergibt sich ein technologisch nachvollziehbarer Ansatz:
Wasseraufbereitung → definierte Wasserqualität → SPE/PEM-Elektrolyse → H₂-Anreicherung → frisch erzeugtes Hydrogenwasser
Bei sehr stark demineralisiertem Wasser muss allerdings berücksichtigt werden, dass dessen geringe elektrische Leitfähigkeit die H₂-Erzeugung eines konkreten elektrolytischen Systems beeinflussen kann.
Eine definierte Remineralisierung könnte deshalb bei bestimmten Systemen technisch sinnvoll sein. Ob und in welchem Umfang dies die erreichbare H₂-Konzentration beeinflusst, sollte jedoch am jeweiligen Gerät messtechnisch geprüft und nicht pauschal behauptet werden.
Auch Temperatur und Speicherung sind relevant
Molekularer Wasserstoff ist ein sehr kleines und flüchtiges Molekül. Deshalb sind nicht nur Erzeugung und Ausgangswasser, sondern auch die Bedingungen nach der Herstellung relevant.
In der bereits genannten Untersuchung lagen die gemessenen H₂-Konzentrationen bei Elektrolysetemperaturen zwischen 1,5 und 30 °C in einem relativ ähnlichen Bereich. Bei höheren Temperaturen von 40 bis 50 °C nahm die Konzentration dagegen ab.
Auch das Material des Aufbewahrungsbehälters beeinflusste die H₂-Retention. Aluminium und Edelstahl hielten den gelösten Wasserstoff in dieser Untersuchung besser zurück als verschiedene untersuchte Kunststoffbehälter.
Dies unterstreicht einen wichtigen Aspekt von Hydrogenwasser:
Entscheidend ist die tatsächlich im Wasser vorhandene H₂-Konzentration zum Zeitpunkt des Konsums.
Was ist mit Chlor und möglichen Nebenprodukten?
Auch hier ist eine differenzierte Betrachtung notwendig.
Elektrochemische Reaktionen hängen unter anderem von Zellaufbau, Elektrodenmaterial, Membrantechnik und Wasserzusammensetzung ab. Allgemeine Erkenntnisse zur Elektrolyse können deshalb nicht automatisch auf ein bestimmtes H₂-Trinkwassersystem übertragen werden.
Eine 2021 veröffentlichte Untersuchung eines konkreten elektrolytischen H₂-Flaschensystems mit Leitungswasser untersuchte unter anderem freies und gebundenes Chlor sowie Ozon.
Bei diesem untersuchten System stiegen diese Stoffe während der H₂-Erzeugung nicht über die betrachteten Sicherheitsgrenzen; freies Restchlor nahm während des zehnminütigen Versuchs von 0,18 auf 0,12 mg/L ab.
Auch diese Ergebnisse sind gerätespezifisch und dürfen nicht pauschal auf andere Elektrolysesysteme übertragen werden.
Sie verdeutlichen jedoch, weshalb Ausgangswasser, Membran, Elektroden und Elektrolysetechnologie als Gesamtsystem betrachtet werden sollten.
WERTACH Quelle setzt auf hohe H₂-Konzentration
Vor diesem Hintergrund hat die WERTACH Quelle GmbH ihre H₂ 6000 Wasserstoffflasche für die mobile Herstellung von wasserstoffreichem Wasser konzipiert.
Das System erreicht nach Herstellerangaben eine H₂-Konzentration von bis zu 6.000 ppb.
Bei 180 ml Wasser entspricht dies rechnerisch:
bis zu 1,08 mg gelöstem molekularem Wasserstoff.
Der technische Ansatz besteht darin, eine hohe Konzentration gelösten molekularen Wasserstoffs in einer vergleichsweise kleinen Wassermenge bereitzustellen.
In Verbindung mit hochwertigem Ausgangswasser und der verbauten DuPont® SPE/PEM-Membran werden damit drei unterschiedliche Aspekte miteinander verbunden:
Wasserqualität → SPE/PEM-Elektrolysetechnologie → hohe H₂-Konzentration
Dabei bleiben die Funktionen klar voneinander getrennt: Die Wasseraufbereitung dient der Reduktion unerwünschter Wasserinhaltsstoffe. Die SPE/PEM-Technologie dient der elektrochemischen H₂-Erzeugung. Die H₂-Konzentration beschreibt schließlich die tatsächlich im Wasser gelöste Menge molekularen Wasserstoffs.
Wie belastbar ist die Forschung zu H₂?
Die wissenschaftliche Literatur zu molekularem Wasserstoff ist in den vergangenen Jahren deutlich gewachsen. Neben Zell- und Tierexperimenten existieren inzwischen zahlreiche Untersuchungen am Menschen.
Die bereits erwähnte Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2023 identifizierte 81 klinische Studien und 64 wissenschaftliche Publikationen zu Humanstudien.
Dennoch ist eine wesentliche Differenzierung erforderlich:
Biologisch interessante Mechanismen und positive Ergebnisse einzelner Untersuchungen sind nicht automatisch mit einem gesicherten therapeutischen Nutzen gleichzusetzen.
Das zeigt beispielsweise die Meta-Analyse zu H₂ und belastungsinduziertem oxidativem Stress. Während bei der gemessenen antioxidativen Kapazität ein positiver Effekt festgestellt wurde, zeigte sich beim untersuchten Marker des oxidativen Stresses kein signifikanter Effekt. Zudem war die Datenbasis mit sechs Studien und insgesamt 76 Teilnehmern begrenzt.
Es besteht daher weiterhin Bedarf an größeren, standardisierten und methodisch hochwertigen klinischen Untersuchungen.
Ein kleines Molekül mit großem Forschungsinteresse
Molekularer Wasserstoff ist ein wissenschaftlich interessantes Forschungsgebiet.
Besonders bemerkenswert ist, dass H₂ heute nicht mehr ausschließlich nach dem einfachen Prinzip eines klassischen Antioxidans betrachtet wird. Untersucht werden sowohl mögliche direkte Wechselwirkungen mit besonders reaktiven Spezies als auch indirekte Einflüsse auf Redoxprozesse und körpereigene Regulationsmechanismen.
Für Verbraucher sollten dabei drei Aussagen klar voneinander getrennt werden:
Die H₂-Konzentration kann gemessen werden.
Die darin enthaltene H₂-Menge kann berechnet werden.
Die biologische Wirkung lässt sich daraus jedoch nicht einfach mathematisch ableiten.
Gleichzeitig sollte die Qualität des Ausgangswassers nicht außer Acht gelassen werden. Eine H₂-Anreicherung ersetzt keine Wasseraufbereitung - und maximal demineralisiertes Wasser führt bei elektrolytischen Systemen nicht zwangsläufig zur höchsten H₂-Konzentration.
Ein technologisch konsequenter Ansatz besteht deshalb darin, Wasserqualität und H₂-Erzeugung getrennt zu optimieren und anschließend sinnvoll miteinander zu verbinden.
Über die WERTACH Quelle GmbH
Die WERTACH Quelle GmbH beschäftigt sich mit Technologien zur Wasseraufbereitung und Wasseroptimierung. Zum Portfolio gehören unter anderem Umkehrosmose- und Filtersysteme sowie Systeme zur Herstellung von wasserstoffreichem Wasser.
Mit der WERTACH Quelle H₂ 6000 Wasserstoffflasche bietet das Unternehmen eine mobile Lösung zur Herstellung von Wasser mit einer H₂-Konzentration von bis zu 6.000 ppb. Eine DuPont® SPE/PEM-Membran bildet dabei einen zentralen Bestandteil der Elektrolyseeinheit.
Wissenschaftliche Quellen und Literaturhinweise
1. Ohsawa I., Ishikawa M., Takahashi K. et al. (2007)
_Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals._
Nature Medicine, 13, 688-694.
DOI: 10.1038/nm1577.
Grundlegende experimentelle Arbeit zur Wechselwirkung von molekularem Wasserstoff mit reaktiven Sauerstoffspezies.
Originalpublikation bei Nature Medicine
2. Johnsen H. M., Hiorth M., Klaveness J. (2023)
_Molecular Hydrogen Therapy - A Review on Clinical Studies and Outcomes._
Molecules, 28(23), 7785.
DOI: 10.3390/molecules28237785. PMID: 38067515.
Übersichtsarbeit zu klinischen Studien und Humanpublikationen über molekularen Wasserstoff.
Publikation bei PubMed
3. Li Y., Bing R., Liu M. et al. (2024)
_Can molecular hydrogen supplementation reduce exercise-induced oxidative stress in healthy adults? A systematic review and meta-analysis._
Frontiers in Nutrition, 11, 1328705.
DOI: 10.3389/fnut.2024.1328705. PMID: 38590828.
Systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse zu H₂, oxidativem Stress und antioxidativer Kapazität.
Publikation bei PubMed
4. Tanaka Y., Teraoka F., Nakagawa M., Miwa N. (2020)
_Dependencies of hydrogen-water on mineral-based hardness, temperatures and the container materials, and effects of the oral washing and drinking._
Medical Gas Research, 10(2), 67-74.
DOI: 10.4103/2045-9912.285559. PMID: 32541131.
Untersuchung zu Wasserhärte, Temperatur, Behältermaterial, H₂-Konzentration und ORP.
Publikation bei PubMed
5. Hatae T., Miwa N. (2021)
_Electrolytic hydrogen-generating bottle supplies drinking water with free/combined chlorine and ozone repressed within safety standard under hydrogen-rich conditions._
Medical Gas Research.
DOI: 10.4103/2045-9912.311496. PMID: 33818445.
Untersuchung eines elektrolytischen H₂-Flaschensystems hinsichtlich H₂-Erzeugung, Chlor und Ozon.
Publikation bei PubMed
6. Ghosh A., Sharma T., Pandey J. (2025)
_Review on proton conducting membrane for PEM water electrolyser: A sustainable approach for green hydrogen production._
Journal of Electroanalytical Chemistry, 993, 119286.
DOI: 10.1016/j.jelechem.2025.119286.
Übersichtsarbeit zu protonenleitenden Membranen für PEM-Wasserelektrolyse und zu relevanten Membraneigenschaften.
7. Feng Q., Yuan X.-Z., Liu G. et al. (2017)
_A review of proton exchange membrane water electrolysis on degradation mechanisms and mitigation strategies._
Journal of Power Sources, 366, 33-55.
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2017.09.006.
Übersichtsarbeit zu PEM-Wasserelektrolyse, Membranfunktion und Alterungsmechanismen.
Wissenschaftlicher Hinweis
Die genannten Studien und Übersichtsarbeiten untersuchen molekularen Wasserstoff beziehungsweise H₂-reiches Wasser im Allgemeinen und stellen keinen Wirksamkeitsnachweis für die WERTACH Quelle H₂ 6000 Wasserstoffflasche dar.
Die beschriebenen Zusammenhänge mit oxidativem Stress, freien Radikalen und zellulären Redoxprozessen sind Gegenstand wissenschaftlicher Forschung. Aus einer bestimmten H₂-Konzentration oder aufgenommenen H₂-Menge lässt sich keine definierte gesundheitliche oder therapeutische Wirkung ableiten.
Die WERTACH Quelle H₂ 6000 ist kein Arzneimittel. Die dargestellten wissenschaftlichen Informationen stellen kein Heilversprechen und keine Aussage zur Behandlung, Heilung oder Vorbeugung von Krankheiten dar.
Hinweis zu Marken: DuPont® ist eine eingetragene Marke des jeweiligen Markeninhabers. Die Nennung dient ausschließlich der Beschreibung der in der WERTACH Quelle H₂ 6000 eingesetzten Membrantechnologie und impliziert keine Kooperation, Empfehlung oder Zertifizierung durch den Markeninhaber.
Molekularer Wasserstoff (H₂) rückt zunehmend in den Fokus der internationalen Forschung. Untersucht wird unter anderem, welchen Einfluss das kleinste Molekül auf oxidativen Stress, hochreaktive Sauerstoffspezies und körpereigene Redoxsysteme haben kann. Eine Möglichkeit der Aufnahme ist Wasser, in dem molekularer Wasserstoff gelöst ist. Dabei sind neben der H₂-Konzentration auch die Qualität des Ausgangswassers und die eingesetzte Elektrolysetechnologie von Bedeutung.
Was sind freie Radikale und oxidativer Stress?
Im menschlichen Organismus entstehen im Rahmen normaler Stoffwechselprozesse fortlaufend reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Häufig werden diese unter den Begriffen ROS ("Reactive Oxygen Species") und RNS ("Reactive Nitrogen Species") zusammengefasst.
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Solche reaktiven Spezies sind nicht grundsätzlich schädlich. In kontrollierten Konzentrationen erfüllen sie wichtige biologische Funktionen, beispielsweise innerhalb der zellulären Signalübertragung und Immunabwehr.
Problematisch kann ein Ungleichgewicht zwischen ihrer Entstehung und den antioxidativen Schutzmechanismen des Organismus werden. Dieser Zustand wird als oxidativer Stress bezeichnet.
Ein ausgeprägtes oxidatives Milieu kann biologische Strukturen wie Lipide, Proteine und Nukleinsäuren beeinträchtigen. Die Redoxforschung beschäftigt sich deshalb intensiv mit den Mechanismen, über die Zellen ihr oxidatives Gleichgewicht regulieren.
Molekularer Wasserstoff: klein und diffusionsfähig
Molekularer Wasserstoff besteht lediglich aus zwei Wasserstoffatomen. Aufgrund seiner geringen Molekülgröße kann H₂ biologische Membranen passieren und sich vergleichsweise schnell verteilen.
Einen wichtigen Ausgangspunkt für die moderne medizinisch-biologische H₂-Forschung lieferte eine 2007 in _Nature Medicine_ veröffentlichte Arbeit von Ohsawa und Kollegen.
In experimentellen Modellen beschrieben die Wissenschaftler einen Zusammenhang zwischen molekularem Wasserstoff und der Reduktion besonders reaktiver oxidativer Spezies, insbesondere Hydroxylradikalen (•OH). Andere reaktive Sauerstoffspezies mit physiologischen Funktionen wurden nicht in gleicher Weise beeinflusst.
Diese Veröffentlichung trug wesentlich dazu bei, das wissenschaftliche Interesse an molekularem Wasserstoff und dessen möglichen Zusammenhängen mit oxidativem Stress zu intensivieren.
H₂ ist nicht einfach ein klassischer "Radikalfänger"
Eine Aussage wie "H₂ neutralisiert alle freien Radikale" würde den Forschungsstand zu stark vereinfachen.
Heute wird ein wesentlich komplexeres Zusammenspiel untersucht. Neben möglichen direkten Reaktionen mit besonders reaktiven Spezies beschäftigt sich die Forschung mit indirekten Einflüssen auf zelluläre Redox- und Signalprozesse sowie körpereigene antioxidative Schutzsysteme.
Eine systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse aus dem Jahr 2024 zu belastungsinduziertem oxidativem Stress verdeutlicht diese Differenzierung. In sechs eingeschlossenen Studien mit insgesamt 76 Teilnehmern zeigte H₂ gegenüber Placebo keine signifikante Verringerung des untersuchten d-ROMs-Markers für oxidativen Stress, während bei der gemessenen antioxidativen Kapazität BAP ein statistisch signifikanter Effekt beobachtet wurde. Die Autoren betonen gleichzeitig den Bedarf an weiteren Untersuchungen.
Molekularer Wasserstoff sollte deshalb wissenschaftlich nicht einfach als unspezifisches Antioxidans betrachtet werden. Vielmehr ist seine mögliche Rolle innerhalb biologischer Redoxprozesse und Regulationsmechanismen Gegenstand aktueller Forschung.
Was ist Hydrogenwasser?
Eine Möglichkeit, molekularen Wasserstoff aufzunehmen, ist Wasser, in dem H₂ physikalisch gelöst wurde.
Dabei muss zwischen dem Wassermolekül H₂O und dem zusätzlich im Wasser gelösten molekularen Wasserstoff H₂ unterschieden werden.
Hydrogenwasser ist also kein chemisch verändertes H₂O, sondern Wasser, das zusätzlich gelösten molekularen Wasserstoff enthält.
Die orale Aufnahme von H₂-reichem Wasser gehört inzwischen zu den wissenschaftlich untersuchten Applikationsformen. Eine 2023 veröffentlichte Übersichtsarbeit identifizierte 81 klinische Studien und 64 wissenschaftliche Publikationen zu Humanstudien mit verschiedenen Formen der H₂-Anwendung. Die Autoren beschreiben eine breite Forschungslandschaft, weisen gleichzeitig jedoch auf offene Fragen bei Dosierung, Applikation und klinischer Bewertung hin.
Warum die H₂-Konzentration wichtig ist
Die Konzentration des in Wasser gelösten molekularen Wasserstoffs wird häufig in ppb - parts per billion - angegeben.
Für H₂ in Wasser kann näherungsweise gerechnet werden:
1.000 ppb H₂ ≈ 1 mg H₂ pro Liter Wasser.
Bei einer Konzentration von 6.000 ppb enthält ein Liter Wasser damit rechnerisch 6 mg gelösten molekularen Wasserstoff.
Bei 180 ml ergibt sich:
6 mg/L × 0,180 L = 1,08 mg H₂
Dadurch lässt sich anschaulich zeigen, welchen Einfluss die Konzentration auf die Wassermenge hat, die für dieselbe rechnerische H₂-Menge erforderlich ist.
H₂-Konzentration und vergleichbare Wassermenge
Je höher die Konzentration des gelösten molekularen Wasserstoffs, desto weniger Wasser ist rechnerisch erforderlich, um eine H₂-Menge von 1,08 mg aufzunehmen.
Bei 6.000 ppb H₂ entsprechen 180 ml Wasser einer H₂-Menge von 1,08 mg.
Bei 4.000 ppb H₂ werden dafür 270 ml Wasser benötigt.
Bei 3.000 ppb H₂ sind es 360 ml Wasser.
Bei 2.000 ppb H₂ sind es 540 ml Wasser.
Bei 1.200 ppb H₂ werden 900 ml Wasser benötigt.
Bei 1.000 ppb H₂ entspricht dies 1.080 ml Wasser.
Damit enthalten 180 ml Wasser mit 6.000 ppb rechnerisch dieselbe Menge gelösten molekularen Wasserstoffs wie 1.080 ml Wasser mit 1.000 ppb.
Diese Berechnung betrifft ausschließlich die physikalisch vorhandene Menge des gelösten molekularen Wasserstoffs. Daraus lässt sich weder eine proportional höhere biologische Wirkung noch eine bestimmte Anzahl "neutralisierter freier Radikale" ableiten.
Die Basis von Hydrogenwasser bleibt das Wasser selbst
Bei der Betrachtung von Hydrogenwasser wird häufig vor allem über die H₂-Konzentration gesprochen. Dabei sollte ein grundlegender Aspekt nicht außer Acht gelassen werden:
Hydrogenwasser besteht zum weit überwiegenden Teil weiterhin aus Wasser.
Die H₂-Anreicherung ist dabei kein Wasserreinigungsverfahren. Stoffe, die bereits im Ausgangswasser vorhanden sind, werden nicht automatisch dadurch entfernt, dass dem Wasser molekularer Wasserstoff zugesetzt wird.
Aus technologischer Sicht kann es deshalb sinnvoll sein, Wasseraufbereitung und H₂-Anreicherung als zwei getrennte Schritte zu betrachten:
1. Wasser aufbereiten → 2. aufbereitetes Wasser mit molekularem Wasserstoff anreichern.
Eine leistungsfähige Umkehrosmose kann zahlreiche gelöste Wasserinhaltsstoffe deutlich reduzieren. Anschließend kann dieses aufbereitete Wasser gezielt mit molekularem Wasserstoff angereichert werden.
Die Aussage, gereinigtes Wasser sei deshalb automatisch "wirksameres Hydrogenwasser", wäre jedoch wissenschaftlich nicht belegt.
Die Zusammensetzung des Wassers kann die H₂-Erzeugung beeinflussen
Auch für die eigentliche Elektrolyse ist das Ausgangswasser relevant.
Eine 2020 veröffentlichte Untersuchung beschäftigte sich mit dem Einfluss von Wasserhärte, Temperatur und Behältermaterial auf die Konzentration des gelösten molekularen Wasserstoffs und das Oxidations-Reduktions-Potenzial (ORP).
Die Ergebnisse zeigen, dass kein einfaches Prinzip "je reiner das Wasser, desto mehr H₂" angenommen werden kann.
In der untersuchten Versuchsanordnung sank die H₂-Konzentration mit zunehmender mineralischer Wasserhärte moderat von etwa 960 auf 870 µg/L. Bei nahezu mineralfreiem gereinigtem Wasser wurden unter den dortigen Bedingungen dagegen lediglich etwa 80 µg/L gemessen. Auch beim ORP wurden deutliche Unterschiede festgestellt.
Die konkreten Messwerte können nicht pauschal auf andere H₂-Systeme übertragen werden. Elektrolyseverfahren, Elektroden, Membrantechnik, elektrische Leitfähigkeit, Temperatur und Wasserzusammensetzung können sich zwischen verschiedenen Geräten erheblich unterscheiden.
Die Untersuchung verdeutlicht jedoch einen wichtigen Grundsatz:
Maximale Wasserreinheit bedeutet nicht automatisch maximale H₂-Erzeugung.
Die DuPont® SPE/PEM-Membran als Herzstück der H₂-Erzeugung
Neben der Qualität des Ausgangswassers ist die eingesetzte Elektrolysetechnologie ein entscheidender Faktor bei der Herstellung von wasserstoffreichem Wasser.
Bei der WERTACH Quelle H₂ 6000 kommt eine DuPont® SPE/PEM-Membran als zentraler Bestandteil der Elektrolyseeinheit zum Einsatz.
SPE steht für _Solid Polymer Electrolyte_, PEM für _Proton Exchange Membrane_. Bei der PEM-Wasserelektrolyse übernimmt die Membran eine wesentliche Funktion: Sie ermöglicht den Transport von Protonen (H⁺) und unterstützt gleichzeitig die Trennung der elektrochemischen Reaktionsräume.
Vereinfacht lässt sich die Wasserelektrolyse folgendermaßen darstellen:
Anode:
2 H₂O → O₂ + 4 H⁺ + 4 e⁻
Transport durch die PEM:
H⁺ → Protonentransport durch die Membran
Kathode:
4 H⁺ + 4 e⁻ → 2 H₂
Gesamtreaktion:
2 H₂O → 2 H₂ + O₂
Die Qualität einer Protonenaustauschmembran ist für PEM-Elektrolysesysteme von erheblicher Bedeutung. Zu den relevanten technischen Eigenschaften gehören unter anderem Protonenleitfähigkeit, chemische und elektrochemische Stabilität, mechanische Beständigkeit sowie eine möglichst geringe Gasdurchlässigkeit. Die Fachliteratur behandelt diese Eigenschaften als wesentliche Faktoren für Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit von PEM-Elektrolysesystemen.
Die in der WERTACH Quelle H₂ 6000 verbaute DuPont® SPE/PEM-Membran ist damit nicht lediglich eine mechanische Trennschicht, sondern ein zentraler Bestandteil der elektrochemischen Erzeugung von molekularem Wasserstoff.
Wasserqualität und SPE/PEM-Technologie als Gesamtsystem
Wasseraufbereitung und H₂-Elektrolyse erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
Eine hochwertige SPE/PEM-Membran ersetzt keine Wasseraufbereitung. Umgekehrt ersetzt die vorherige Wasseraufbereitung nicht die Anforderungen an eine leistungsfähige Elektrolysetechnologie.
Daraus ergibt sich ein technologisch nachvollziehbarer Ansatz:
Wasseraufbereitung → definierte Wasserqualität → SPE/PEM-Elektrolyse → H₂-Anreicherung → frisch erzeugtes Hydrogenwasser
Bei sehr stark demineralisiertem Wasser muss allerdings berücksichtigt werden, dass dessen geringe elektrische Leitfähigkeit die H₂-Erzeugung eines konkreten elektrolytischen Systems beeinflussen kann.
Eine definierte Remineralisierung könnte deshalb bei bestimmten Systemen technisch sinnvoll sein. Ob und in welchem Umfang dies die erreichbare H₂-Konzentration beeinflusst, sollte jedoch am jeweiligen Gerät messtechnisch geprüft und nicht pauschal behauptet werden.
Auch Temperatur und Speicherung sind relevant
Molekularer Wasserstoff ist ein sehr kleines und flüchtiges Molekül. Deshalb sind nicht nur Erzeugung und Ausgangswasser, sondern auch die Bedingungen nach der Herstellung relevant.
In der bereits genannten Untersuchung lagen die gemessenen H₂-Konzentrationen bei Elektrolysetemperaturen zwischen 1,5 und 30 °C in einem relativ ähnlichen Bereich. Bei höheren Temperaturen von 40 bis 50 °C nahm die Konzentration dagegen ab.
Auch das Material des Aufbewahrungsbehälters beeinflusste die H₂-Retention. Aluminium und Edelstahl hielten den gelösten Wasserstoff in dieser Untersuchung besser zurück als verschiedene untersuchte Kunststoffbehälter.
Dies unterstreicht einen wichtigen Aspekt von Hydrogenwasser:
Entscheidend ist die tatsächlich im Wasser vorhandene H₂-Konzentration zum Zeitpunkt des Konsums.
Was ist mit Chlor und möglichen Nebenprodukten?
Auch hier ist eine differenzierte Betrachtung notwendig.
Elektrochemische Reaktionen hängen unter anderem von Zellaufbau, Elektrodenmaterial, Membrantechnik und Wasserzusammensetzung ab. Allgemeine Erkenntnisse zur Elektrolyse können deshalb nicht automatisch auf ein bestimmtes H₂-Trinkwassersystem übertragen werden.
Eine 2021 veröffentlichte Untersuchung eines konkreten elektrolytischen H₂-Flaschensystems mit Leitungswasser untersuchte unter anderem freies und gebundenes Chlor sowie Ozon.
Bei diesem untersuchten System stiegen diese Stoffe während der H₂-Erzeugung nicht über die betrachteten Sicherheitsgrenzen; freies Restchlor nahm während des zehnminütigen Versuchs von 0,18 auf 0,12 mg/L ab.
Auch diese Ergebnisse sind gerätespezifisch und dürfen nicht pauschal auf andere Elektrolysesysteme übertragen werden.
Sie verdeutlichen jedoch, weshalb Ausgangswasser, Membran, Elektroden und Elektrolysetechnologie als Gesamtsystem betrachtet werden sollten.
WERTACH Quelle setzt auf hohe H₂-Konzentration
Vor diesem Hintergrund hat die WERTACH Quelle GmbH ihre H₂ 6000 Wasserstoffflasche für die mobile Herstellung von wasserstoffreichem Wasser konzipiert.
Das System erreicht nach Herstellerangaben eine H₂-Konzentration von bis zu 6.000 ppb.
Bei 180 ml Wasser entspricht dies rechnerisch:
bis zu 1,08 mg gelöstem molekularem Wasserstoff.
Der technische Ansatz besteht darin, eine hohe Konzentration gelösten molekularen Wasserstoffs in einer vergleichsweise kleinen Wassermenge bereitzustellen.
In Verbindung mit hochwertigem Ausgangswasser und der verbauten DuPont® SPE/PEM-Membran werden damit drei unterschiedliche Aspekte miteinander verbunden:
Wasserqualität → SPE/PEM-Elektrolysetechnologie → hohe H₂-Konzentration
Dabei bleiben die Funktionen klar voneinander getrennt: Die Wasseraufbereitung dient der Reduktion unerwünschter Wasserinhaltsstoffe. Die SPE/PEM-Technologie dient der elektrochemischen H₂-Erzeugung. Die H₂-Konzentration beschreibt schließlich die tatsächlich im Wasser gelöste Menge molekularen Wasserstoffs.
Wie belastbar ist die Forschung zu H₂?
Die wissenschaftliche Literatur zu molekularem Wasserstoff ist in den vergangenen Jahren deutlich gewachsen. Neben Zell- und Tierexperimenten existieren inzwischen zahlreiche Untersuchungen am Menschen.
Die bereits erwähnte Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2023 identifizierte 81 klinische Studien und 64 wissenschaftliche Publikationen zu Humanstudien.
Dennoch ist eine wesentliche Differenzierung erforderlich:
Biologisch interessante Mechanismen und positive Ergebnisse einzelner Untersuchungen sind nicht automatisch mit einem gesicherten therapeutischen Nutzen gleichzusetzen.
Das zeigt beispielsweise die Meta-Analyse zu H₂ und belastungsinduziertem oxidativem Stress. Während bei der gemessenen antioxidativen Kapazität ein positiver Effekt festgestellt wurde, zeigte sich beim untersuchten Marker des oxidativen Stresses kein signifikanter Effekt. Zudem war die Datenbasis mit sechs Studien und insgesamt 76 Teilnehmern begrenzt.
Es besteht daher weiterhin Bedarf an größeren, standardisierten und methodisch hochwertigen klinischen Untersuchungen.
Ein kleines Molekül mit großem Forschungsinteresse
Molekularer Wasserstoff ist ein wissenschaftlich interessantes Forschungsgebiet.
Besonders bemerkenswert ist, dass H₂ heute nicht mehr ausschließlich nach dem einfachen Prinzip eines klassischen Antioxidans betrachtet wird. Untersucht werden sowohl mögliche direkte Wechselwirkungen mit besonders reaktiven Spezies als auch indirekte Einflüsse auf Redoxprozesse und körpereigene Regulationsmechanismen.
Für Verbraucher sollten dabei drei Aussagen klar voneinander getrennt werden:
Die H₂-Konzentration kann gemessen werden.
Die darin enthaltene H₂-Menge kann berechnet werden.
Die biologische Wirkung lässt sich daraus jedoch nicht einfach mathematisch ableiten.
Gleichzeitig sollte die Qualität des Ausgangswassers nicht außer Acht gelassen werden. Eine H₂-Anreicherung ersetzt keine Wasseraufbereitung - und maximal demineralisiertes Wasser führt bei elektrolytischen Systemen nicht zwangsläufig zur höchsten H₂-Konzentration.
Ein technologisch konsequenter Ansatz besteht deshalb darin, Wasserqualität und H₂-Erzeugung getrennt zu optimieren und anschließend sinnvoll miteinander zu verbinden.
Über die WERTACH Quelle GmbH
Die WERTACH Quelle GmbH beschäftigt sich mit Technologien zur Wasseraufbereitung und Wasseroptimierung. Zum Portfolio gehören unter anderem Umkehrosmose- und Filtersysteme sowie Systeme zur Herstellung von wasserstoffreichem Wasser.
Mit der WERTACH Quelle H₂ 6000 Wasserstoffflasche bietet das Unternehmen eine mobile Lösung zur Herstellung von Wasser mit einer H₂-Konzentration von bis zu 6.000 ppb. Eine DuPont® SPE/PEM-Membran bildet dabei einen zentralen Bestandteil der Elektrolyseeinheit.
Wissenschaftliche Quellen und Literaturhinweise
1. Ohsawa I., Ishikawa M., Takahashi K. et al. (2007)
_Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals._
Nature Medicine, 13, 688-694.
DOI: 10.1038/nm1577.
Grundlegende experimentelle Arbeit zur Wechselwirkung von molekularem Wasserstoff mit reaktiven Sauerstoffspezies.
Originalpublikation bei Nature Medicine
2. Johnsen H. M., Hiorth M., Klaveness J. (2023)
_Molecular Hydrogen Therapy - A Review on Clinical Studies and Outcomes._
Molecules, 28(23), 7785.
DOI: 10.3390/molecules28237785. PMID: 38067515.
Übersichtsarbeit zu klinischen Studien und Humanpublikationen über molekularen Wasserstoff.
Publikation bei PubMed
3. Li Y., Bing R., Liu M. et al. (2024)
_Can molecular hydrogen supplementation reduce exercise-induced oxidative stress in healthy adults? A systematic review and meta-analysis._
Frontiers in Nutrition, 11, 1328705.
DOI: 10.3389/fnut.2024.1328705. PMID: 38590828.
Systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse zu H₂, oxidativem Stress und antioxidativer Kapazität.
Publikation bei PubMed
4. Tanaka Y., Teraoka F., Nakagawa M., Miwa N. (2020)
_Dependencies of hydrogen-water on mineral-based hardness, temperatures and the container materials, and effects of the oral washing and drinking._
Medical Gas Research, 10(2), 67-74.
DOI: 10.4103/2045-9912.285559. PMID: 32541131.
Untersuchung zu Wasserhärte, Temperatur, Behältermaterial, H₂-Konzentration und ORP.
Publikation bei PubMed
5. Hatae T., Miwa N. (2021)
_Electrolytic hydrogen-generating bottle supplies drinking water with free/combined chlorine and ozone repressed within safety standard under hydrogen-rich conditions._
Medical Gas Research.
DOI: 10.4103/2045-9912.311496. PMID: 33818445.
Untersuchung eines elektrolytischen H₂-Flaschensystems hinsichtlich H₂-Erzeugung, Chlor und Ozon.
Publikation bei PubMed
6. Ghosh A., Sharma T., Pandey J. (2025)
_Review on proton conducting membrane for PEM water electrolyser: A sustainable approach for green hydrogen production._
Journal of Electroanalytical Chemistry, 993, 119286.
DOI: 10.1016/j.jelechem.2025.119286.
Übersichtsarbeit zu protonenleitenden Membranen für PEM-Wasserelektrolyse und zu relevanten Membraneigenschaften.
7. Feng Q., Yuan X.-Z., Liu G. et al. (2017)
_A review of proton exchange membrane water electrolysis on degradation mechanisms and mitigation strategies._
Journal of Power Sources, 366, 33-55.
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2017.09.006.
Übersichtsarbeit zu PEM-Wasserelektrolyse, Membranfunktion und Alterungsmechanismen.
Wissenschaftlicher Hinweis
Die genannten Studien und Übersichtsarbeiten untersuchen molekularen Wasserstoff beziehungsweise H₂-reiches Wasser im Allgemeinen und stellen keinen Wirksamkeitsnachweis für die WERTACH Quelle H₂ 6000 Wasserstoffflasche dar.
Die beschriebenen Zusammenhänge mit oxidativem Stress, freien Radikalen und zellulären Redoxprozessen sind Gegenstand wissenschaftlicher Forschung. Aus einer bestimmten H₂-Konzentration oder aufgenommenen H₂-Menge lässt sich keine definierte gesundheitliche oder therapeutische Wirkung ableiten.
Die WERTACH Quelle H₂ 6000 ist kein Arzneimittel. Die dargestellten wissenschaftlichen Informationen stellen kein Heilversprechen und keine Aussage zur Behandlung, Heilung oder Vorbeugung von Krankheiten dar.
Hinweis zu Marken: DuPont® ist eine eingetragene Marke des jeweiligen Markeninhabers. Die Nennung dient ausschließlich der Beschreibung der in der WERTACH Quelle H₂ 6000 eingesetzten Membrantechnologie und impliziert keine Kooperation, Empfehlung oder Zertifizierung durch den Markeninhaber.
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