Wat is osmose?

Stel je twee compartimenten voor die gescheiden worden door een dun vliesje, een halfdoorlatend membraan. Dat vliesje laat water wel door, maar houdt opgeloste stoffen (zoals zouten of suikers) tegen. Wanneer de concentratie opgeloste stoffen aan de ene kant hoger is dan aan de andere, stroomt water vanzelf naar de kant met de hogere concentratie. Dat spontane watertransport is wat we osmose noemen.

Het proces stopt pas wanneer de concentraties aan beide zijden van het membraan in evenwicht zijn, of wanneer er voldoende tegendruk ontstaat om de waterstroom te stoppen. Die tegendruk heet osmotische druk. Een belangrijk kenmerk van osmotische druk is dat het een zogenaamde colligatieve eigenschap is: het hangt af van het aantal opgeloste deeltjes in de vloeistof, niet van welke stof het precies is. Een zoutoplossing en een suikeroplossing met evenveel deeltjes per liter oefenen dus dezelfde osmotische druk uit.

Osmose in je lichaam

In levende organismen speelt osmose een voortdurende rol. Celmembranen zijn van nature halfdoorlatend, waardoor water vrij in en uit cellen kan bewegen. Zo regelt je lichaam de vochtbalans in weefsels, de opname van water in de darmen en het transport van vloeistof in de nieren. Cellen gedragen zich daarbij grotendeels als osmometers: hun watervolume verandert in verhouding tot de osmotische druk van de omgeving. Komt een cel in een omgeving met veel opgeloste stoffen (een hypertone oplossing), dan verliest de cel water en krimpt. In een omgeving met weinig opgeloste stoffen (een hypotone oplossing) stroomt juist water de cel in, waardoor deze opzwelt.

Recent onderzoek laat zien dat het watertransport in het lichaam niet altijd puur via klassieke osmose verloopt. In de hersenen bijvoorbeeld spelen membraantransporteiwitten een actieve rol bij de vorming van hersenvocht, deels onafhankelijk van het osmotische drukverschil. Dat nuanceert het beeld dat osmose het enige mechanisme is voor vloeistofverplaatsing in biologische systemen.

Omgekeerde osmose

Het principe van osmose kan ook worden omgedraaid. Door aan de kant met de hoge stofconcentratie een druk uit te oefenen die groter is dan de osmotische druk, wordt water juist de andere kant op geperst, weg van de opgeloste stoffen. Dit heet omgekeerde osmose (of reverse osmosis) en wordt wereldwijd toegepast om zeewater te ontzilten en drinkwater te produceren. Moleculaire simulaties tonen aan dat water zich bij omgekeerde osmose als kleine clusters door een netwerk van tijdelijk verbonden poriën in het membraan beweegt, aangedreven door een drukverschil binnen het membraan zelf.