Wie funktioniert ein Rebreather? Ein Closed-Circuit-Rebreather, kurz CCR, recycelt das Atemgas des Tauchers, anstatt jeden ausgeatmeten Atemzug ins Wasser abzugeben. Das System entfernt das vom Taucher produzierte Kohlendioxid, ersetzt den verbrauchten Sauerstoff und führt das aufbereitete Gas wieder durch den Atemkreislauf zurück.

Das ist das Grundprinzip. Ein CCR kann auf den ersten Blick deutlich komplexer wirken als eine normale Open-Circuit-Ausrüstung. Verständlicher wird das System, wenn man es nicht als eine einzige komplizierte Maschine betrachtet, sondern Schritt für Schritt verfolgt, was mit einem Atemzug passiert.

Ein CCR muss im Wesentlichen zwei kontinuierliche Veränderungen ausgleichen, die durch den Stoffwechsel des Tauchers entstehen: Der Körper verbraucht Sauerstoff und produziert Kohlendioxid. Beides muss im Atemkreislauf kontrolliert werden, bevor das Gas erneut eingeatmet werden kann.

Wie funktioniert ein Rebreather auf einen Blick?

Am einfachsten lässt sich das gesamte System verstehen, wenn wir es zunächst mit normalem Open-Circuit-Tauchen vergleichen.

Was passiert beim Atmen mit Open Circuit?

Beim normalen Open-Circuit-Tauchen atmest du Gas aus der Flasche über den Atemregler ein. Dein Körper nimmt einen Teil des enthaltenen Sauerstoffs auf und produziert im Rahmen des Stoffwechsels Kohlendioxid.

Beim Ausatmen wird fast der gesamte Atemzug als Blasen an das umgebende Wasser abgegeben. Das Gas bewegt sich von der Flasche zum Taucher und verlässt anschließend das Atemsystem vollständig. Genau deshalb sprechen wir von einem offenen Kreislauf.

Der Körper verbraucht jedoch nicht das gesamte eingeatmete Gasvolumen. Er nutzt nur einen Teil des Sauerstoffs, während ein großer Teil des restlichen Gases einfach wieder ausgeatmet wird. Ein Open-Circuit-System versucht nicht, dieses Gas zurückzugewinnen; jeder Atemzug wird einmal bereitgestellt und anschließend verworfen.

Ein Closed-Circuit-Rebreather verfolgt einen grundlegend anderen Ansatz. Statt das ausgeatmete Gas wegzuwerfen, hält er es im Atemkreislauf und bereitet es so auf, dass es erneut geatmet werden kann.

Was macht ein Closed-Circuit-Rebreather anders?

Wenn du in einen CCR ausatmest, gelangt das Gas zurück in den Rebreather, anstatt direkt ins Wasser abgegeben zu werden. Bevor dieses Gas wieder zu dir zurückkehren kann, muss das System jedoch die Veränderungen ausgleichen, die dein Körper daran vorgenommen hat.

Das ausgeatmete Gas enthält mehr Kohlendioxid, weil dein Stoffwechsel CO₂ produziert hat. Gleichzeitig enthält es weniger Sauerstoff, weil dein Körper einen Teil des vorhandenen Sauerstoffs verbraucht hat.

Der CCR muss deshalb zwei grundlegende Aufgaben erfüllen:

Kohlendioxid entfernen
und
verbrauchten Sauerstoff ersetzen

Wer diese beiden Funktionen verstanden hat, hat bereits den wichtigsten Teil des Grundprinzips eines CCR verstanden.

Verfolgen wir einen Atemzug durch den CCR

Der Atemkreislauf eines CCR bildet einen geschlossenen Gasweg zwischen dem Taucher und dem Rebreather. Das Gas wandert nicht von einer Flasche zum Taucher und anschließend ins Wasser, sondern zirkuliert kontinuierlich durch das System.

Schritt 1: Du atmest Gas aus dem Atemkreislauf ein

Beim Einatmen kommt das Atemgas aus dem Loop und nicht direkt aus einer Flasche über eine klassische zweite Stufe.

Zum Atemkreislauf gehören unter anderem Mundstück, Atemschläuche, Gegenlungen und Scrubber. Einwegventile sorgen dafür, dass das Gas in der vorgesehenen Richtung durch den Kreislauf strömt, anstatt lediglich im selben Schlauch hin und her bewegt zu werden.

Das Gas verlässt die Einatemseite des Loops, strömt durch das Mundstück und gelangt in deine Lunge.

Schritt 2: Dein Körper verändert das Gas

In der Lunge nimmt dein Körper Sauerstoff für den Stoffwechsel auf. Gleichzeitig gelangt das bei diesem Stoffwechsel produzierte Kohlendioxid in das ausgeatmete Gas.

Das Gas, das deine Lunge wieder verlässt, ist deshalb nicht mehr identisch mit dem Gas, das du eingeatmet hast. Es enthält weniger Sauerstoff und mehr Kohlendioxid.

Beim Open-Circuit-Tauchen würde dieses veränderte Gas einfach ins Wasser abgegeben. Im CCR bleibt es Bestandteil des Atemsystems.

Schritt 3: Du atmest zurück in den Rebreather

Beim Ausatmen strömt das Gas durch die Ausatemseite des Atemkreislaufs zurück in den Rebreather.

Zu diesem Zeitpunkt ist das vom Taucher hinzugefügte Kohlendioxid eines der zentralen Probleme. CO₂ darf sich in einem geschlossenen Atemsystem nicht unkontrolliert ansammeln. Deshalb muss das ausgeatmete Gas durch den Scrubber geführt werden, bevor es erneut zum Taucher zurückkehrt.

Schritt 4: Der Scrubber entfernt CO₂

Der Scrubber enthält ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel, häufig einen für das Tauchen geeigneten Atemkalk wie Sofnolime. Während das ausgeatmete Gas durch das Material strömt, wird CO₂ durch eine chemische Reaktion entfernt.

Der Scrubber ist damit kein einfacher Filter, der Kohlendioxid mechanisch zwischen seinen Körnern festhält. Das Absorptionsmittel reagiert chemisch mit dem CO₂ und entfernt es aus dem zirkulierenden Atemgas.

Nachdem das Gas den Scrubber passiert hat, ist eine der beiden durch den Stoffwechsel verursachten Veränderungen ausgeglichen.

Die zweite bleibt bestehen: Sauerstoff wurde verbraucht.

Schritt 5: Der CCR ersetzt den metabolisierten Sauerstoff

Würde der Rebreather dasselbe Gas lediglich weiter zirkulieren lassen, ohne Sauerstoff nachzuführen, würde der Sauerstoffgehalt im Loop mit zunehmender Tauchzeit kontinuierlich abnehmen.

Ein CCR verfügt deshalb über eine Sauerstoffversorgung, mit der Sauerstoff in den Atemkreislauf eingebracht werden kann. Ziel ist es, den vom Taucher verbrauchten Sauerstoff zu ersetzen und die erforderlichen Sauerstoffbedingungen im Loop aufrechtzuerhalten.

Wie diese Sauerstoffzugabe genau gesteuert wird, hängt vom Rebreather ab. Bei manchen Systemen übernimmt die Elektronik einen Teil dieser Aufgabe, während der Taucher weiterhin für Überwachung und Bedienung des Geräts verantwortlich bleibt.

Auf Systemebene ist das Prinzip jedoch einfach:

Dein Körper entnimmt dem Atemkreislauf Sauerstoff – der CCR muss ihn ersetzen.

Schritt 6: Das aufbereitete Gas kehrt zum Taucher zurück

Nachdem Kohlendioxid entfernt und der Sauerstoff entsprechend gemanagt wurde, bewegt sich das Gas weiter durch den Loop und steht für den nächsten Atemzug zur Verfügung.

Dasselbe Gasvolumen wird damit immer wieder zirkuliert und aufbereitet, anstatt nach jedem Atemzug vollständig verworfen zu werden.

Der Kreislauf wiederholt sich kontinuierlich:

einatmen → Sauerstoff verbrauchen und CO₂ produzieren → ausatmen → CO₂ entfernen → Sauerstoff ersetzen → erneut einatmen

Genau dieser kontinuierliche Recyclingprozess ist der grundlegende Unterschied zwischen Closed-Circuit-Rebreather-Tauchen und Open Circuit.

Was ist der Atemkreislauf eines CCR?

Der Atemkreislauf, häufig einfach als Loop bezeichnet, ist der geschlossene Gasweg zwischen dem Taucher und dem Rebreather.

Dazu gehören das Mundstück, die Atemschläuche, die Gegenlungen und der interne Gasweg durch Komponenten wie den Scrubber. Die genaue Anordnung dieser Bauteile kann sich zwischen verschiedenen Rebreathern erheblich unterscheiden, ihre gemeinsame Aufgabe bleibt jedoch gleich: Sie ermöglichen die kontrollierte Zirkulation des Atemgases durch das System.

Einwegventile im Mundstück oder in der Loop-Baugruppe helfen dabei, die vorgesehene Strömungsrichtung aufrechtzuerhalten. Ohne diese gerichtete Gasführung könnte der Taucher das Gas lediglich hin und her bewegen, anstatt es zuverlässig durch den Scrubber und den restlichen Atemkreislauf zu führen.

Der Loop besteht deshalb nicht einfach nur aus zwei Schläuchen. Er ist der vollständige Gasweg, über den der Rebreather seine grundlegenden Lebenserhaltungsfunktionen erfüllt.

Was macht der Scrubber?

Der Scrubber entfernt das Kohlendioxid aus dem vom Taucher ausgeatmeten Gas.

Das ist notwendig, weil das ausgeatmete Gas – anders als beim Open Circuit – nicht sofort verworfen wird. Ohne funktionierende CO₂-Entfernung würde das vom Taucher produzierte Kohlendioxid im Atemkreislauf verbleiben und sich mit jeder weiteren Zirkulation weiter anreichern.

Der Scrubber enthält ein Absorptionsmaterial, durch das das ausgeatmete Gas strömt. Seine Aufgabe besteht darin, CO₂ chemisch aus dem Gas zu entfernen, bevor dieses wieder auf die Einatemseite des Systems gelangt.

Für das grundlegende Verständnis des CCR reicht zunächst dieses Prinzip:

Der Taucher produziert CO₂ – der Scrubber entfernt es aus dem Atemkreislauf.

Warum braucht ein CCR eine Sauerstoffflasche?

Die Sauerstoffflasche liefert den Sauerstoff, der benötigt wird, um das zu ersetzen, was der Taucher durch seinen Stoffwechsel verbraucht.

Hier unterscheidet sich ein CCR grundlegend von Open Circuit. Beim offenen System bringt jeder Atemzug komplett neues Flaschengas mit sich. Ein CCR behält dagegen den größten Teil des bereits vorhandenen Atemgases im Loop und muss deshalb nicht das gesamte Atemvolumen ersetzen. Er muss vor allem den tatsächlich verbrauchten Sauerstoff sowie Gasverluste und notwendige Gaszugaben ausgleichen.

Genau das ist einer der Gründe, warum Rebreather Atemgas so effizient nutzen können.

Die Sauerstoffversorgung ist deshalb nicht einfach eine weitere Flasche am Gerät. Sie erfüllt innerhalb des geschlossenen Systems eine klar definierte Funktion: den Ersatz des metabolisierten Sauerstoffs.

Woher weiß der CCR, wie viel Sauerstoff im Loop ist?

CCR-Systeme verwenden Sauerstoffsensoren, um Informationen über den Sauerstoffpartialdruck – den PPO₂ – im Atemkreislauf bereitzustellen.

Für das grundlegende Verständnis reicht es zunächst zu wissen, dass diese Sensoren dem Rebreather und dem Taucher Informationen über die Sauerstoffbedingungen im Loop liefern. Je nach Bauart des CCR kann dieses Signal auch von einem elektronischen Kontrollsystem verwendet werden, um die Sauerstoffzugabe zu steuern.

Entscheidend ist, dass ein CCR nicht einfach versucht, einen festen Sauerstoffanteil in Prozent aufrechtzuerhalten. Beim Rebreather-Tauchen spielt der Sauerstoffpartialdruck eine zentrale Rolle, weshalb PPO₂ eine der wichtigsten Messgrößen des Systems ist.

Für das Verständnis des grundlegenden Atemkreislaufs müssen weder die genaue Sensorchemie noch die vollständige Beziehung zwischen Sauerstoffanteil, Druck und PPO₂ bereits im Detail bekannt sein.

Wozu dient das Diluent?

Ein CCR besitzt normalerweise eine zweite Gasversorgung, die als Diluent bezeichnet wird.

Sauerstoff und Diluent erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Sauerstoff ersetzt den vom Taucher verbrauchten Sauerstoff. Diluent stellt dagegen Atemgas zur Verfügung, das bei Veränderungen von Druck, Loopvolumen und Gaszusammensetzung in den Kreislauf eingebracht werden kann.

Beim Abstieg steigt der Umgebungsdruck, wodurch die Gasräume im Atemkreislauf komprimiert werden. Ohne zusätzliche Gaszugabe würde das verfügbare Loopvolumen immer kleiner und das Atmen zunehmend erschwert oder schließlich unmöglich. Durch die Zugabe von Diluent kann bei steigendem Druck wieder ein nutzbares Atemvolumen im Loop hergestellt werden.

Diluent trägt außerdem zur Zusammensetzung des Atemgases bei. Welches Diluent geeignet ist, hängt von Art und Tiefe des Tauchgangs ab. Für das grundlegende Verständnis reicht jedoch folgende Unterscheidung:

Sauerstoff ersetzt metabolisierten Sauerstoff; Diluent erfüllt eine andere Funktion bei der Aufrechterhaltung und dem Management des Atemkreislaufs.

Was sind die Gegenlungen?

Die Gegenlungen stellen flexibles Gasvolumen innerhalb des Atemkreislaufs bereit.

Wenn du einatmest, strömt Gas aus dem Rebreather-Loop in deine Lunge und das Volumen der Gegenlungen nimmt entsprechend ab. Beim Ausatmen kehrt das Gas in den Rebreather zurück und die Gegenlungen füllen sich wieder.

Sie sind damit Teil des Volumensystems, das es dem Atemgas ermöglicht, sich zwischen der Lunge des Tauchers und dem Rebreather zu bewegen und gleichzeitig in einem geschlossenen Kreislauf zu bleiben.

Position, Form und Aufbau der Gegenlungen unterscheiden sich je nach CCR. Ihre grundlegende Funktion bleibt jedoch gleich: Sie stellen flexibles Volumen für das Atemgas bereit, während der Taucher ein- und ausatmet.

Ein kompletter Atemzug durch den CCR

Jetzt lässt sich der gesamte Prozess als zusammenhängendes System betrachten.

Du atmest Gas aus dem Loop ein. Dein Körper verbraucht einen Teil des enthaltenen Sauerstoffs und fügt Kohlendioxid hinzu. Anschließend atmest du dieses Gas zurück in den CCR, anstatt es an das Wasser abzugeben.

Das Gas wird durch das System geführt, wo der Scrubber das Kohlendioxid entfernt. Sauerstoff kann zugegeben werden, um den metabolisierten Verbrauch auszugleichen, während Diluent und andere Funktionen des Gasmanagements dabei helfen, Loopvolumen und Gaszusammensetzung an veränderte Bedingungen anzupassen.

Das aufbereitete Gas gelangt anschließend wieder auf die Einatemseite des Loops und steht für den nächsten Atemzug zur Verfügung.

Dann beginnt der Zyklus erneut.

So funktioniert ein Closed-Circuit-Rebreather auf seiner grundlegendsten Ebene.

Warum produziert ein CCR so wenige Blasen?

Ein Open-Circuit-Taucher gibt fast jeden ausgeatmeten Atemzug an das umgebende Wasser ab. Da ein CCR das Atemgas recycelt, wird nicht alle paar Sekunden ein vollständiger Atemzug als Blasen freigesetzt.

Deshalb produzieren CCR-Taucher deutlich weniger Blasen und Rebreather können unter Wasser wesentlich leiser sein.

„Closed Circuit“ bedeutet jedoch nicht, dass niemals Gas aus dem System entweicht. Besonders beim Aufstieg kann Gas aus dem Loop abgegeben werden müssen, wenn sich das Gas durch sinkenden Umgebungsdruck ausdehnt. Auch während des normalen Betriebs oder bestimmter Verfahren kann Gas den Kreislauf verlassen.

Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass der komplette ausgeatmete Atemzug nicht routinemäßig verworfen wird.

Warum ist ein CCR so gaseffizient?

Beim Open-Circuit-Tauchen muss jeder einzelne Atemzug aus einer Flasche bereitgestellt werden. Mit zunehmendem Umgebungsdruck werden mehr Gasmoleküle benötigt, um dasselbe physische Atemvolumen zu füllen, und dieses gesamte Gas wird anschließend wieder ins Wasser abgegeben.

Ein CCR dagegen recycelt den größten Teil des bereits im Loop vorhandenen Gases. Statt fortlaufend das gesamte Atemvolumen zu ersetzen, muss das System hauptsächlich den vom Taucher verbrauchten Sauerstoff ersetzen, Druck- und Volumenänderungen ausgleichen und verlorenes Gas nachführen.

Gerade bei Tauchgängen, bei denen Gaslogistik eine größere Rolle spielt, ist diese Effizienz einer der wesentlichen Vorteile der Rebreather-Technologie.

Sie entsteht allerdings nicht ohne zusätzliche Komplexität. Weil das Atemgas wiederverwendet wird, muss der CCR Kohlendioxid, Sauerstoff, Loopvolumen und die Integrität des Atemsystems kontinuierlich beherrschen. Genau deshalb ist der Rebreather gaseffizient: Er übernimmt Aufgaben, die ein Open-Circuit-System gar nicht erfüllen muss.

Ist ein CCR eine automatische Atemmaschine?

Nein.

Ein moderner CCR kann komplexe Sensoren, Elektronik, Displays und Kontrollsysteme enthalten. Diese Technik ersetzt jedoch keinen informierten und aktiv beteiligten Taucher.

Der Taucher muss die Ausrüstung verstehen, die bereitgestellten Informationen überwachen, die vorgesehenen Verfahren anwenden und erkennen können, wenn sich das System nicht so verhält wie erwartet.

CCR-Ausbildung kann deshalb nicht darauf reduziert werden, zu lernen, welche Taste wann gedrückt werden muss. Der Rebreather ist ein Lebenserhaltungssystem, und kompetenter Umgang damit setzt voraus, dass der Taucher versteht, was die wichtigsten Komponenten tun und warum diese Funktionen notwendig sind.

Ein CCR wird verständlicher, wenn man ihn als mehrere zusammenarbeitende Systeme betrachtet

Ein Rebreather wirkt deutlich weniger komplex, wenn jede Komponente mit dem Problem verbunden wird, das sie löst.

Du produzierst Kohlendioxid.
Der Scrubber entfernt es.

Du verbrauchst Sauerstoff.
Die Sauerstoffversorgung ersetzt ihn.

Das System benötigt Informationen über die Sauerstoffbedingungen.
Sauerstoffsensoren liefern PPO₂-Informationen.

Das Atemgas braucht Platz, während du ein- und ausatmest.
Atemkreislauf und Gegenlungen stellen dieses Volumen zur Verfügung.

Der Umgebungsdruck verändert sich während des Tauchgangs.
Diluent und Loopmanagement helfen dabei, das Atemsystem an diese Veränderungen anzupassen.

Ein CCR sieht komplex aus, weil alle diese Funktionen in einem einzigen Lebenserhaltungssystem zusammenkommen. Betrachtet man sie einzeln, löst jedoch jede Komponente ein klar definiertes physikalisches oder physiologisches Problem.

Wie funktioniert ein CCR also?

Ein Closed-Circuit-Rebreather recycelt das Atemgas des Tauchers, anstatt jeden ausgeatmeten Atemzug zu verwerfen.

Der Taucher verbraucht Sauerstoff und produziert Kohlendioxid. Der Scrubber entfernt CO₂ aus dem ausgeatmeten Gas, das System ersetzt den metabolisierten Sauerstoff und Diluent hilft dabei, den Atemkreislauf an veränderte Druck- und Betriebsbedingungen anzupassen. Gegenlungen stellen flexibles Atemvolumen bereit, während Sauerstoffsensoren Informationen über den Sauerstoffpartialdruck im Loop liefern.

Das aufbereitete Gas wird anschließend wieder zum Taucher zurückgeführt und erneut eingeatmet.

Wer diesen grundlegenden Kreislauf verstanden hat, besitzt die Basis für das Verständnis des gesamten Rebreathers. Die einzelnen Komponenten können technisch anspruchsvoll sein, aber gemeinsam lösen sie dieselbe zentrale Aufgabe: das Atemgas innerhalb eines geschlossenen Systems atembar zu halten.

Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert ein CCR?

Ein CCR recycelt das Atemgas des Tauchers, anstatt jeden ausgeatmeten Atemzug ins Wasser abzugeben. Der Scrubber entfernt Kohlendioxid, Sauerstoff wird zum Ersatz des metabolisierten Verbrauchs zugeführt und das aufbereitete Gas zirkuliert anschließend erneut durch den Atemkreislauf.

Wofür steht CCR beim Tauchen?

CCR steht für Closed-Circuit Rebreather, auf Deutsch geschlossener Kreislauf-Rebreather. Das System hält das Atemgas im Kreislauf und bereitet es wieder auf, anstatt den vollständigen Atemzug nach dem Ausatmen an die Umgebung abzugeben.

Recycelt ein CCR immer dasselbe Gas?

Nicht unverändert. Das Gas im Loop verändert sich kontinuierlich. Der Taucher verbraucht Sauerstoff und produziert CO₂, der Rebreather entfernt Kohlendioxid und führt Sauerstoff zu. Zusätzlich kann Gas zugegeben oder abgegeben werden, wenn sich Druck, Loopvolumen oder Betriebsbedingungen verändern.

Was entfernt CO₂ aus einem Rebreather?

Ein Scrubber mit CO₂-Absorptionsmittel entfernt das Kohlendioxid durch eine chemische Reaktion aus dem Atemkreislauf. Häufig wird dafür ein für das Tauchen geeigneter Atemkalk wie Sofnolime verwendet.

Warum benötigt ein CCR Sauerstoff und Diluent?

Die beiden Gase erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Sauerstoff ersetzt den vom Taucher metabolisierten Sauerstoff. Diluent dient unter anderem dazu, Loopvolumen und Gaszusammensetzung an veränderte Druck- und Betriebsbedingungen anzupassen.

Warum verwendet ein CCR Sauerstoffsensoren?

Sauerstoffsensoren liefern Informationen über den Sauerstoffpartialdruck im Atemkreislauf. Damit können der Taucher und – je nach System – auch die CCR-Elektronik die Sauerstoffbedingungen im Loop überwachen.

Produziert ein CCR gar keine Blasen?

Nein. Ein CCR produziert normalerweise wesentlich weniger Blasen, weil das ausgeatmete Gas recycelt wird. Gas kann jedoch auch bei normalem Betrieb oder durch Druckänderungen während des Tauchgangs aus dem Loop abgegeben werden.

Ist CCR-Tauchen einfach nur eine effizientere Form von Open Circuit?

Nein. Gaseffizienz ist ein wichtiger Vorteil eines CCR, entsteht aber durch die Wiederverwendung und aktive Aufbereitung des Atemgases. Dadurch kommen zusätzliche Ausrüstung, Überwachung, Verfahren und Verantwortung für den Taucher hinzu.

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CCR-Ausbildung bedeutet nicht einfach, eine Abfolge von Verfahren zu erlernen. Ziel sollte es sein, die Ausrüstung zu verstehen, ihre Grenzen zu erkennen, die notwendigen Fertigkeiten zu entwickeln und zu wissen, warum bestimmte Verfahren überhaupt existieren.

Bei Lagona Divers Technical verfolgen wir genau diesen Ansatz: Wir wollen kompetente, sachkundige CCR-Taucher ausbilden und nicht lediglich jemanden darin schulen, ein Gerät zu bedienen.

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