Hoe ontstaat kalkaanslag?
Calciumcarbonaat (CaCO₃)
Kalk op de douchewand, een witte rand rond de kraan of een harde laag in de waterkoker. We noemen het allemaal kalkaanslag. Maar hoe ontstaat die kalk eigenlijk?
Het korte antwoord: hard water bevat opgeloste calcium- en magnesiumionen. Onder de juiste omstandigheden kunnen mineralen uit het water neerslaan. Bij de bekende harde kalkaanslag speelt vooral calciumcarbonaat (CaCO₃) een belangrijke rol. Verwarming en verdamping kunnen de vorming en afzetting van kalk bevorderen. Bron: USGS
Zit er kalk in kraanwater?
Dat ligt eraan wat je met ‘kalk’ bedoelt.
In kraanwater zitten van nature opgeloste mineralen, waaronder calcium en magnesium. Hoe meer calcium en magnesium het water bevat, hoe harder we het water noemen.
Dat betekent echter niet dat er voortdurend kleine deeltjes kalkaanslag door de waterleiding stromen. Vitens legt het treffend uit: calcium kan met carbonaat reageren en daarbij calciumcarbonaat vormen. Dat is de minerale verbinding die we in het dagelijks leven vaak als kalk herkennen.
Er is dus een belangrijk verschil tussen:
calcium en magnesium die opgelost in het water aanwezig zijn;
waterhardheid, die grotendeels door deze mineralen wordt bepaald;
vaste minerale afzetting die uit het water kan ontstaan.
Wat is kalkaanslag?
De witte of grijsachtige harde laag die je bijvoorbeeld op sanitair, verwarmingselementen en in een waterkoker aantreft, noemen we kalkaanslag.
Een belangrijk bestanddeel daarvan is calciumcarbonaat. De chemische formule van calciumcarbonaat is:
CaCO₃
Calciumcarbonaat komt ook in de natuur voor, bijvoorbeeld in kalksteen.
Hoeveel kalk zich daadwerkelijk kan afzetten, hangt niet alleen af van de totale waterhardheid. Ook de samenstelling van het water en omstandigheden zoals temperatuur spelen een rol. Vitens gebruikt bijvoorbeeld de waarde TACC90 om aan te geven hoeveel calciumcarbonaat theoretisch maximaal kan ontstaan wanneer water tot 90 °C wordt verwarmd.
Dat verklaart meteen waarom twee soorten water met een vergelijkbare hardheid niet per definitie exact dezelfde hoeveelheid kalk hoeven af te zetten.
Hoe ontstaat kalk uit hard water?
Om dit te begrijpen moeten we iets verder de waterchemie in.
Water dat door bodem en gesteente stroomt, kan mineralen oplossen. Calcium en magnesium komen daardoor als opgeloste ionen in het water terecht. Water dat door kalkhoudend gesteente stroomt kan bovendien calcium en waterstofcarbonaat bevatten. USGS beschrijft hoe koolstofdioxide in water helpt om carbonaatmineralen op te lossen en zo oplosbare verbindingen in het water te vormen.
Vereenvoudigd kun je het proces rond calcium zo weergeven:
Ca²⁺ + 2 HCO₃⁻ ⇌ CaCO₃ + CO₂ + H₂O
Links bevinden calcium en waterstofcarbonaat zich in opgeloste vorm in het water. Wanneer het evenwicht verschuift, kan vast calciumcarbonaat ontstaan.
Dat vaste calciumcarbonaat kan zich vervolgens op een oppervlak afzetten: kalkaanslag.
De werkelijkheid in leidingwater is chemisch complexer dan één reactievergelijking, maar deze vereenvoudiging laat goed zien waarom ‘calcium in het water’ en ‘kalk op je kraan’ niet precies hetzelfde zijn.
Waarom ontstaat bij warm water meer kalkaanslag?
Bij het verwarmen van hard water kan koolstofdioxide vrijkomen en kan opgelost calcium uiteindelijk neerslaan als vast calciumcarbonaat (CaCO₃).
Warmte speelt een belangrijke rol.
Wanneer hard water wordt verwarmd, kan calciumcarbonaat gemakkelijker als vaste stof neerslaan. USGS noemt specifiek de vorming van vaste calciumcarbonaatafzettingen wanneer hard water wordt verwarmd. Vitens beschrijft hetzelfde verschijnsel en noemt de afzetting die in warmwaterapparatuur ontstaat ook wel ketelsteen.
Daarom zie je kalkproblemen relatief vaak in en rond:
waterkokers;
koffiezetapparaten;
boilers en warmwatertoestellen;
douchekoppen en kranen;
verwarmingselementen van apparatuur.
Het water hoeft dus niet harder te worden doordat je het verwarmt. De omstandigheden worden simpelweg gunstiger voor het ontstaan en neerslaan van bepaalde minerale verbindingen.
Wat is ketelsteen?
Ketelsteen is de harde minerale afzetting die kan ontstaan wanneer hard water wordt verwarmd. De naam komt van oudsher van de afzetting in ketels, maar hetzelfde principe speelt ook in moderne warmwaterapparatuur.
Calciumcarbonaat vormt daarbij een belangrijk bestanddeel. Zo'n laag kan zich vastzetten op een verwarmingsoppervlak. USGS beschrijft dat harde waterafzettingen op verwarmingsoppervlakken en in apparatuur kunnen ontstaan.
In een waterkoker kun je dit proces eenvoudig zelf zien: na verloop van tijd verschijnt op de bodem en het verwarmingselement een harde witachtige laag.
Waarom zie je ook kalk waar water niet wordt verwarmd?
Warmte is niet de enige route naar zichtbare kalkaanslag.
Ook verdamping speelt een rol. Een waterdruppel op een douchewand, kraan of tegel kan opdrogen. Het water verdwijnt als waterdamp, maar de opgeloste mineralen verdampen niet mee. Er blijft daardoor een mineraal residu achter. Vitens noemt dit expliciet als verklaring voor zichtbare afzettingen op tegels, sanitair en douchekoppen.
Eén opgedroogde druppel valt nauwelijks op. Maar als dit proces zich dagelijks honderden keren herhaalt, kunnen zichtbare vlekken en uiteindelijk hardnekkige afzettingen ontstaan.
Dat is ook waarom het droogmaken van natte oppervlakken zo effectief kan zijn om zichtbare kalkvlekken te beperken.
Welke rol speelt calcium bij kalkaanslag?
Calcium is een van de belangrijkste mineralen die de hardheid van water bepalen. In combinatie met onder andere carbonaat kan calcium slecht oplosbare verbindingen vormen, waarvan calciumcarbonaat voor huishoudelijke kalkaanslag bijzonder belangrijk is. Bron: USGS
Maar calcium is op zichzelf niet hetzelfde als kalkaanslag. Zolang calcium opgelost in het water aanwezig is, zie je het niet als een witte kalklaag.
Daarom verdient calcium een eigen uitleg.
Lees verder: calcium en kalkaanslag – hoe zit dat? →
En welke rol speelt magnesium?
Ook magnesium draagt bij aan de waterhardheid. Daarom worden calcium en magnesium bijna altijd samen genoemd wanneer we over hard en zacht water spreken.
De rol van magnesium in minerale afzettingen is echter niet simpelweg identiek aan die van calcium. We behandelen dit daarom afzonderlijk in plaats van alle hardheidsmineralen onder de noemer ‘kalk’ te schuiven.
Lees verder: magnesium en kalkaanslag – hoe zit dat? →
Is waterhardheid hetzelfde als de hoeveelheid kalkaanslag?
Nee. Er is wel een duidelijke relatie: harder water bevat meer calcium en magnesium en heeft daardoor doorgaans meer potentieel voor kalkproblemen. Maar waterhardheid alleen vertelt niet exact hoeveel vaste kalkaanslag op een bepaalde plek zal ontstaan.
Ook onder andere de watersamenstelling, temperatuur, verdamping en gebruiksomstandigheden hebben invloed.
Dit is een belangrijk onderscheid. Een hardheidsmeting vertelt hoeveel hardheidsmineralen in het water aanwezig zijn. Het is geen directe meting van de hoeveelheid kalk die uiteindelijk op je douchewand, kraan of verwarmingselement terechtkomt.
Kalkaanslag verwijderen of de afzetting beperken?
Als calciumcarbonaat eenmaal als harde laag op een oppervlak zit, kun je het met een daarvoor geschikt ontkalkingsmiddel oplossen. Welke methode geschikt is, hangt af van het oppervlak of apparaat.
Lees onze praktische gids: kalkaanslag verwijderen →
Je kunt daarnaast proberen de vorming van nieuwe harde kalkafzettingen te beperken. Traditionele waterontharders doen dat door calcium en magnesium met ionenwisseling uit het water te verwijderen en te vervangen door andere ionen.
HappyDrops kiest een andere route.
Wat doet HappyDrops met kalkaanslag?
HappyDrops verwijdert calcium en magnesium niet uit het drinkwater. De waterhardheid blijft daardoor in principe gelijk.
In plaats daarvan wordt een kleine hoeveelheid polyfosfaat aan het water gedoseerd. Daarmee wordt het gedrag van hardheidsmineralen beïnvloed, met als doel de vorming en afzetting van harde kalkaanslag sterk te verminderen.
Dat onderscheid is belangrijk:
een traditionele waterontharder verlaagt de waterhardheid; HappyDrops beheerst de vorming en afzetting van kalk zonder calcium en magnesium uit het drinkwater te verwijderen.
Daarom kun je na een hardheidsmeting bij HappyDrops nog steeds dezelfde of een vergelijkbare hardheid meten. Dat betekent niet dat de behandeling geen effect heeft: waterhardheid en de hoeveelheid harde kalkafzetting zijn niet hetzelfde.
Lees meer over water ontharden en kalk beheersen →
Veelgestelde vragen
-
Kalkaanslag ontstaat wanneer opgeloste mineralen uit water als vaste verbindingen neerslaan. Bij huishoudelijke kalkaanslag speelt calciumcarbonaat een belangrijke rol. Verwarming en verdamping kunnen de vorming en afzetting van kalk bevorderen. Bron: USGS
-
Wanneer met kalk de voor huishoudelijke kalkaanslag belangrijke verbinding calciumcarbonaat wordt bedoeld, is de chemische formule CaCO₃.
-
Nee. Calcium is een chemisch element dat als opgelost calciumion in water kan voorkomen. Calciumcarbonaat is een verbinding van calcium en carbonaat en vormt een belangrijk bestanddeel van kalkaanslag. Vitens maakt hetzelfde onderscheid in zijn uitleg over hard water. Bron: Vitens
-
Door verwarming veranderen de chemische evenwichten in het water en kan calciumcarbonaat gemakkelijker neerslaan. Daarom ontstaat in warmwaterapparatuur vaak harde kalkafzetting of ketelsteen. Bron: USGS
-
Het water zelf verdampt, maar opgeloste mineralen verdampen niet mee. Daardoor kan na het opdrogen een mineraal residu op het oppervlak achterblijven. Bij herhaling wordt dit steeds beter zichtbaar.
-
Hard water is niet hetzelfde als ongezond water. Calcium en magnesium zijn normale mineralen in drinkwater. USGS wijst er bovendien op dat drinkwater een bijdrage kan leveren aan de inname van calcium en magnesium.
-
Nee. HappyDrops belooft niet dat er helemaal geen kalk of zichtbare minerale resten meer ontstaan. Het systeem is bedoeld om de vorming en afzetting van harde kalkaanslag sterk te verminderen. Calcium en magnesium blijven daarbij in het water aanwezig en de gemeten waterhardheid blijft in principe gelijk.
Bekijk ook
