Anyone who only focuses on a single conductivity value in feedwater, condensate, pure water, or process water often overlooks a key disruptive factor: Carbonic acid. It forms from dissolved carbon dioxide and water, affects the acid-base balance, can increase conductivity after cation exchange, and, especially in condensate-carrying areas, promotes corrosion. This is precisely why, in industrial plants, it's not enough to simply deionize water or monitor a single inline sensor. The process chain, measurement strategy, and accurate interpretation of measurement values within the plant context are crucial.
For ORBEN, this topic is particularly relevant because it lies at the intersection of several existing service areas: Water systems for permanently integrated treatment, Trailer service for projects, overhauls, and emergencies, as well as Measurement and testing technology for auditable water chemistry. The added value of this article therefore lies not in another definition of carbonic acid, but in providing decision-making support for operators, planners, and maintenance personnel: When is CO2 truly critical? Which measurement parameter is the right one? And which degassing method is economically viable?
The carbonic acid formula is H2CO3. Chemically, carbonic acid forms when carbon dioxide is dissolved in water: CO2 + H2O ⇌ H2CO3. Britannica additionally describes the system as a balance with bicarbonate and carbonate, precisely those species that appear in water with varying concentrations depending on the pH value. This is important for engineering because, in practice, it's not simply a matter of "carbonic acid present or not present," but rather a dynamic equilibrium between dissolved CO2, carbonic acid, bicarbonate, and carbonate.
In its own Water ABC, ORBEN distinguishes between bound and free carbonic acid. Bound carbonic acid is present in water as a carbonate or bicarbonate system. Free carbonic acid , on the other hand, is directly related to the lime-carbonic acid equilibrium and is, from an operational perspective, the more aggressive factor. ORBEN explicitly points out that excess free carbonic acid can corrode pipelines, and countermeasures such as heating or calcium hydroxide may be considered.
For industrial water chemistry, another point is crucial: the proportion of CO2 that is actually present in the aqueous phase and can therefore be degassed, depends on pH value and temperature . IAPWS emphasizes precisely this relationship and clarifies that only the aqueous form can be removed by degassing. Therefore, carbonic acid in operation is not purely a material data issue, but a classic process parameter issue.
Whoever deionizes water wants to, primarily removes dissolved ions. This is essential for heating water, district heating, feedwater, and high-purity applications. ORBEN accordingly describes deionization or demineralization as the removal of dissolved ions and salts, often with very low target conductivities, extending into the ultrapure water range. The only problem is: dissolved CO2 is not the same as ionic salt load. Therefore, a system can already be largely desalted chemically and still retain a CO2 problem.
This is particularly evident after the reverse osmosis. In its Pure Water Guide, Veolia points out that carbon dioxide can pass through an RO membrane freely , then dissociates and increases the water's conductivity. For feedwater with high dissolved CO2 of above 10 to 15 ppm , membrane degassing is therefore often used to ensure low conductivity for downstream stages — especially CEDI —. That is precisely the point where many operators realize: Demineralized water is not automatically CO2-free.
In practice, this means: The question 'Is the water desalinated?' is insufficient. The more precise question is: Is the water treated to control CO2-induced conductivity and corrosion effects? Especially with very low-conductivity water, even atmospheric CO2 can significantly skew measurements. NIST typically reports for ultrapure water in equilibrium with atmospheric CO2 approximately 1,05 µS/cm. Therefore, anyone measuring in the trace range requires not only excellent sensor technology but also meticulous sample handling and interpretation.
In practice, various conductivity terms are often conflated. However, IAPWS clearly distinguishes between direct conductivity, Conductivity after Cation Exchange (CACE) and Degassed Conductivity after Cation Exchange (DCACE). Direct conductivity refers to the unaltered water sample. CACE is the conductivity measured after passing the sample through a strongly acidic cation exchanger in H-form. DCACE is the same measurement, but after volatile weak acids — primarily carbonic acid — have been removed from the sample.
This is particularly relevant for German-speaking operators because practical documentation often refers to Cation conductivity or acid conductivity is discussed. In a publicly available energy practice document with a VGB/TÜV summary, an acid conductivity < 0.2 µS/cm is specified. IAPWS provides the international instrumentation logic by precisely defining CACE and DCACE. Together, this offers a very useful translation between standard terminology, operational practice, and measurement technology.
It is important to note: An elevated CACE does not automaticallymean that chloride or sulfate has entered the system. IAPWS explicitly states that bicarbonate and carbonate increase CACE and that CO2-related CACE values up to 0.4 µS/cm are common and up to 0.6 µS/cm are possible. Only above this range should more dangerous contaminants like chloride or sulfate be strongly suspected. This is precisely where DCACE proves its worth: It separates the influence of CO2 from contaminants that are more critical for turbine and corrosion protection.
Mettler Toledo puts this very practically: By removing the interfering influences of CO2 and Ammoniak misst die degassierte Kationenleitfähigkeit jene Kontaminanten, die Turbinenhersteller tatsächlich interessieren. Außerdem kann die Differenz zwischen CACE und DCACE zur CO2-Konzentrationsanzeige nach ASTM D4519 genutzt werden. Das ist für Betreiber ein wichtiger Punkt, weil damit aus einem zunächst abstrakten Leitfähigkeitsanstieg eine diagnostisch verwertbare CO2-Aussage wird.
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Kohlensäure wird betriebsrelevant vor allem dort, wo Dampf kondensiert, Kondensat zurückgeführt wird oder Luftinlekkage und CO2-Eintrag den Wasser-Dampf-Kreislauf beeinflussen. IAPWS weist darauf hin, dass CO2 wegen seiner relativ hohen Löslichkeit und der Bildung dissoziierter Spezies in nennenswertem Maß im Kondensat landet. Damit sitzt das Risiko nicht nur „im Kessel“, sondern häufig in den Strecken vor und nach dem Kessel — also in genau den Abschnitten, in denen Korrosion lange unbemerkt laufen kann.
ASTM nennt high purity water, boiler feed water und steam condensate ausdrücklich als Anwendungsfelder der Online-Bestimmung von Anionen und Kohlendioxid mittels Kationenaustausch und degassierter Kationenleitfähigkeit. Das ist ein starkes Signal dafür, dass Kohlensäure im industriellen Wasser nicht als Labornebenparameter, sondern als betriebsrelevante Störgröße behandelt werden muss. ORBENs eigenes Glossar schlägt in dieselbe Richtung: Überschüssige freie Kohlensäure kann Rohre angreifen und zerstören.
Das typische Schadensbild beginnt deshalb selten mit dem spektakulären Totalausfall. Es startet meist mit fallendem pH, steigender CACE, Korrosionsprodukten im Kondensat, Materialangriff in Rückführstrecken und einem wachsenden Abstand zwischen formal „zulässigen“ und praktisch stabilen Betriebswerten. Wer dann nur auf einen Summen-Leitwert blickt, verpasst oft das eigentlich Entscheidende: ob die erhöhte Leitfähigkeit aus CO2 stammt oder aus aggressiveren Salzen.
Die kurze BOFU-Antwort lautet: bei ORBEN im Bereich Wassersysteme für dauerhaft integrierte Anlagenlösungen und im Trailer-Service für mobile, projektbezogene oder temporäre Einsätze. ORBEN beschreibt seinen Bereich Wassersysteme als Kette von Analyse, Planung oder Optimierung, Installation, Inbetriebnahme, Wartung und Reparatur. Genau das ist die richtige Schiene, wenn Kohlensäure dauerhaft als Prozessparameter adressiert werden muss — also nicht nur als einmalige Nachrüstung, sondern als Teil der gesamten Wasseraufbereitungskette.
Für Projekte, Revisionen, Notfälle oder große Volumenströme ist der ORBEN Trailer Service die passende Anlaufstelle. ORBEN führt dort ausdrücklich Ultrafiltration, Konditionierung, Umkehrosmose und Membranentgasung auf; nachgeschaltete Mischbetten gewährleisten laut Produktseite einen Leitwert von unter 0,1 µS/cm. Damit ist der Trailer-Service nicht bloß eine mobile VE-Wasserquelle, sondern eine belastbare Option, wenn CO2, Leitfähigkeit und Projektlogistik gleichzeitig gelöst werden müssen.
Effektiver Schutz beginnt damit, Kohlensäure nicht isoliert, sondern im Gesamtsystem zu betrachten. Erstens muss die Quelle verstanden werden: Kommt das CO2 aus dem Rohwasser, aus der Zersetzung von Hydrogencarbonat, aus Luftinlekkage oder aus Prozessrückläufen? IAPWS zeigt, dass CO2 im Kondensat und Feedwater relevant werden kann und dass Luftinlekkage die CACE erhöhen kann, ohne dass gelöster Sauerstoff immer sofort als eindeutiger Frühindikator auffällt.
Zweitens braucht es die richtige Messarchitektur. Für kritische Kreisläufe genügen Einzelmessungen der direkten Leitfähigkeit nicht. Sinnvoll ist die Kombination aus Leitfähigkeit, CACE, DCACE, pH und gelöstem Sauerstoff an den passenden Messpunkten. IAPWS empfiehlt genau solche Messgrößen entlang von Makeup-, Kondensat- und Feedwater-Strecken, weil erst das Zusammenspiel dieser Parameter eine belastbare Diagnose erlaubt.
Drittens muss das Entgasungsverfahren zur realen Anlagenlogik passen. CO2 verschwindet nicht deshalb sicher aus dem System, weil ein Harzbett oder eine RO vorhanden ist. Je nach Volumenstrom, Temperaturfenster, vorhandener Dampfinfrastruktur und Reinheitsziel ist thermische Entgasung, Membranentgasung oder ein Hybridansatz sinnvoll. Veolia, IAPWS und ORBEN zeigen hier dieselbe Richtung: CO2 muss verfahrensseitig bewusst adressiert werden, nicht nur „mitbehandelt“.
Viertens braucht Schutz vor Kohlensäure immer auch Dokumentation und Nachweisbarkeit. Wenn pH, CACE oder Sauerstoffwerte driften, muss das nicht nur korrigiert, sondern auch nachvollziehbar dokumentiert werden. Genau dieser Audit- und Nachweisgedanke ist für ORBENs Kernzielgruppen zentral und entscheidet in der Praxis oft über Gewährleistung, Instandhaltungsbudget und Betreiberakzeptanz.
Die fachlich saubere Antwort lautet: Es gibt keinen universellen Sieger. Bei hohen CO2-Werten ist Membranentgasung oft wirtschaftlicher, wenn das Wasser bereits weitgehend entsalzt ist, sehr niedrige Leitfähigkeiten gefordert werden, eine kompakte Nachrüstung nötig ist oder eine mobile bzw. modulare Lösung gefragt ist. Thermische Entgasung bleibt dagegen wirtschaftlich stark, wenn große kontinuierliche Volumenströme vorliegen und eine passende Dampfinfrastruktur bereits vorhanden ist.
Thermische Entgasung spielt ihre Stärke dort aus, wo Entgasung ohnehin Teil der klassischen Speisewasserstraße ist. IAPWS macht klar, dass CO2-Entgasung bei erhöhten Temperaturen deutlich effizienter wird. Der Leitfaden nennt als praxisrelevante Marke den Punkt, an dem rund 25 % des CO2 in wässriger Form vorliegen; dieser wird je nach Feedwater-pH etwa bei 120 °C bei pH 9,1, 130 °C bei pH 9,3, 145 °C bei pH 9,6 und 155 °C bei pH 9,8 erreicht. Mit anderen Worten: Wer CO2 thermisch wirklich wirksam austreiben will, braucht ein entsprechendes Temperaturfenster.
Membranentgasung ist häufig dort im Vorteil, wo RO-Permeat, VE-Wasser oder poliertes Reinwasser vorliegen und das CO2 nach der Entsalzung die Restleitfähigkeit wieder nach oben zieht. Veolia nennt Feedwater mit >10–15 ppm gelöstem CO2 ausdrücklich als typischen Fall für Membranentgasung und begründet das direkt damit, dass CO2 die RO passiert, sich dissoziiert und die Leitfähigkeit erhöht. Für nachgeschaltete CEDI oder Mischbett-Polishing-Stufen ist das eine zentrale TCO-Frage, weil CO2 die Wasserqualität verschlechtert, obwohl die Salzfracht schon weitgehend entfernt ist.
Aus ORBEN-Sicht ist Membranentgasung außerdem dann wirtschaftlich interessant, wenn neben der Wasserchemie auch Projektfähigkeit zählt. Der Trailer Service kombiniert laut Produktseite Membranentgasung mit RO und nachgeschalteten Mischbetten und bringt damit nicht nur Wasserqualität, sondern auch Tempo, Mobilität und Inbetriebnahmefähigkeit in die Gleichung. Für viele Betreiber ist das wirtschaftlich relevanter als der reine Energievergleich zwischen zwei Entgasungstechnologien. Stillstand, Umbauzeit und Verfügbarkeit schlagen in der Realität oft stärker zu Buche als der isolierte kWh-Wert.
In der Praxis führt das häufig zu einem Hybrid-Denken. Große kontinuierliche Speisewasserströme können thermisch entgast werden, während polierende oder temporäre Reinwasserstrecken membranseitig abgesichert werden. Oder ein stationäres System übernimmt den Dauerbetrieb, während ein mobiler Trailer Spitzenlasten, Revisionen oder Notfälle abfängt. Genau solche Kombinationen passen zur ORBEN-Logik aus Wassersystemen, Trailer Service und TCO-orientierter Anlagenwahl.
Die kurze Antwort lautet: meist nicht über eine einzige isolierte Laborzahl, sondern über eine Kombination aus Online-Leitfähigkeit, CACE, DCACE, pH, gelöstem Sauerstoff und — falls erforderlich — einer CO2-spezifischen Auswertung. ASTM führt aktuell mit D4519-25 einen aktiven Standard für die Online-Bestimmung von Anionen und Kohlendioxid in High-Purity-Water mittels Kationenaustausch und degassierter Kationenleitfähigkeit. Der Anwendungsbereich reicht laut ASTM bis zu 0,01 bis 10 mg/L CO2 bei 25 °C.
Mettler Toledo beschreibt denselben Praxisansatz sehr konkret: Durch den Vergleich von Kationenleitfähigkeit und degassierter Kationenleitfähigkeit lässt sich CO2-bedingter Einfluss von anderen Kontaminanten trennen; die Geräteplattform bietet sogar eine CO2-Konzentrationsausgabe nach ASTM D4519. Damit wird aus einer zunächst abstrakten Differenzmessung ein verwertbarer Betriebsparameter. Für Betreiber ist das besonders nützlich, wenn eine CO2-Störung nicht einmalig, sondern trendförmig beobachtet und gegen Maßnahmen rückgekoppelt werden soll.
In der realen Betriebsüberwachung hat sich dafür eine klare Logik bewährt: direkte Leitfähigkeit für die Gesamtentwicklung, CACE als sensibler Frühindikator für anionische bzw. CO2-bedingte Belastung, DCACE zur Trennung von Kohlensäure-Effekt und „härterer“ Kontamination, dazu pH und gelöster Sauerstoff zur chemischen Einordnung. IAPWS empfiehlt Messpakete entlang von Makeup-, Kondensat- und Feedwater-Stellen genau deshalb so differenziert, weil nur Trends im Zusammenspiel verlässlich sind.
Ein oft unterschätzter Punkt ist die Probenbehandlung. Bei sehr reinem Wasser kann schon der Kontakt mit Luft das Messergebnis verfälschen, weil atmosphärisches CO2 gelöst wird und die Leitfähigkeit anhebt. NIST nennt für reines Wasser im Gleichgewicht mit atmosphärischem CO2 etwa 1,05 µS/cm. Für Betreiber heißt das: Wer freie Kohlensäure im Spurenbereich bewerten will, braucht nicht nur das richtige Messprinzip, sondern auch eine saubere Probenahme, kurze Wege, stabile Temperaturkompensation und eine konsequente Trennung zwischen Online-Diagnose und Laborbestätigung.
Die fachlich belastbare Antwort muss sauber zwischen offiziell einsehbaren Standardinformationen und abgeleiteter Praxis unterscheiden. Der aktuelle offiziell verfügbare vgbe-Standard ist VGBE-S-010-00-2023-08-DE; er ersetzt die Ausgabe 2011. Der frei zugängliche Auszug betont ausdrücklich, dass der Standard keine absoluten Grenzwerte für chemische Parameter festlegt, sondern akzeptable Bereiche für zulässigen Betrieb im Hinblick auf minimale Korrosion und optimale Lebensdauer. Schon deshalb wäre es unseriös, hier einen einzelnen pauschalen mg/L-Wert für freie Kohlensäure als „den aktuellen VGB-Grenzwert“ auszugeben.
Was sich öffentlich belastbar sagen lässt: In einer zugänglichen Praxisunterlage mit VGB/TÜV-Zusammenfassung werden für Kesselspeisewasser unter anderem pH 9,0–10,0, Säureleitfähigkeit < 0,2 µS/cm und gelöster Sauerstoff < 100 ppb ausgewiesen. Diese Größen passen sehr gut zu der Logik, freie bzw. wirksame Kohlensäure nicht isoliert, sondern über deren Auswirkungen auf Säureleitfähigkeit, pH und Kreislaufchemie zu beherrschen.
In den frei verfügbaren, eingesehenen vgbe-Materialien war dagegen kein separat offen publizierter numerischer Grenzwert nur für „freie Kohlensäure“ ersichtlich. Für die Praxis ist das kein Nachteil, sondern eher ein realistischer Hinweis: CO2 wird im Anlagenbetrieb typischerweise über Surrogatparameter und systembezogene Chemieführung beherrscht, nicht über einen mythischen Einzelwert ohne Kontext. Genau dafür sind CACE, DCACE, pH, Sauerstoff und Entgasungsdesign die relevanten Stellhebel.
Wenn Betreiber intern dennoch eine konservative Zielgröße brauchen, lohnt sich der Blick auf Herstelleranforderungen. In einer öffentlich verfügbaren CERTUSS-Unterlage für Dampferzeuger wird freie Kohlensäure mit 0 mg/L als Grenzwert genannt. Das ist eine herstellerspezifische Betriebsanforderung und nicht die Formulierung des öffentlich zugänglichen vgbe-Auszugs — aber es zeigt, wie konsequent freie Kohlensäure in der Dampfpraxis häufig minimiert wird.
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For continuously operating industrial or energy plants, a stationary solution makes sense when CO2 ingress occurs repeatedly, defined pure water qualities are required, and treatment must be closely integrated with process control. ORBEN describes its water systems approach precisely along these lines: Analysis, Design, Installation, Commissioning and Maintenance. This is the right architecture when not only water quality, but also documentation, service, and long-term operational reliability are paramount.
For overhauls, initial fills, peak loads or temporary quality requirements the mobile solution is often more economical. ORBEN trailers are designed precisely for this, and case studies demonstrate their practical relevance: In Heubach mobile filtration, conditioning, reverse osmosis, and membrane degassing were used; at the Frankfurt Terminal 3 large volume flows were brought to low conductivities, and, depending on requirements, mixed-bed or trailer technology was combined. This is a good indication that CO2 and conductivity problems often need to be solved not only procedurally, but also logistically solved.
The economically sound decision is therefore rarely “which component is cheaper?”, but rather: Which solution keeps operations stable, traceable, and without unnecessary downtime? This is precisely where the ORBEN setup excels, because it combines stationary engineering solutions, mobile trailer capacity, and metrological verification logic. For asset and operations managers, this is closer to the real investment decision than any isolated discussion about just one resin, one membrane, or one sensor.
Carbonic acid in industrial water is neither a mere dictionary term nor simply the “fizz effect” from beverage chemistry. In feedwater, condensate, pure water, and process water lines, it affects pH value, cation conductivity, Corrosion Tendency and on the performance of downstream ultrapure water stages. Anyone who only looks at direct conductivity or assumes that deionizing water automatically eliminates all CO2 influences, overly simplifies the situation.
The robust solution consists of four building blocks: proper source analysis, appropriate measurement strategy, suitable degassing method and thorough documentation. That is precisely the difference between a water value that still looks acceptable on paper and a system that actually operates with low corrosion, close to standards, and economically stable. For ORBEN, this is not a peripheral issue, but a typical application of its core positioning: Water Quality as a Service — measurable, documented, and operationally reliable.
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