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Nachrichten und Pressemeldungen aus Labor und Analytik

29.01.2014

Forschung nach besseren Frostschutzmitteln


Der erste Frost ist da. Wasser gefriert zu Eis. Was des einen Freud' ist des anderen Leid. Wintersportler sind begeistert über Schneepisten und Eisflächen. Den meisten Menschen macht die Kristallbildung des Wassers aber schwer zu schaffen. Es wird glatt und rutschig, Autos müssen frei gekratzt werden und Straßenschäden sind die Folge. Fataler sind die Auswirkungen für Flora und Fauna. Kleine Eiskristalle bringen Zellen zum Platzen und bedeuten den Tod.

Wie wir uns gegen Väterchen Frost zu Wehr setzen können, damit beschäftigt sich die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ralf Ludwig in der Physikalischen und Theoretischen Chemie der Universität Rostock. Genauer gesagt: es geht darum zu verstehen, wie die Eisbildung aufgelöst oder besser noch verhindert werden kann. Technische Alltagsrezepte sind uns bekannt: Wir streuen Salz um den Gefrierpunkt zu erniedrigen, setzen Frostschutzmittel ein, damit der Automotor nicht einfriert oder Scheiben vereisen. Schwieriger ist der Fall bei der Vereisung von Tragflächen bei Flugzeugen zu lösen: Am Boden sollen mit einer raffinierten Mischung aus Wasser, Glykol und Zusatzstoffen Eispartikel aufgelöst werden. Zugleich müssen die Tragflächen aber mit einer Schutzschicht überzogen werden, damit sich in noch kälteren Höhen kein neues Eis bildet. Diese Mischungen nennt man Kryoprotektoren oder umgangssprachlich Frostschutzmittel. Sie sollen Eispartikel auflösen oder erst gar nicht entstehen lassen. Aber einfach nur die Salzkonzentration oder die Menge an Ethylen oder Alkohol zu erhöhen ist keine Lösung. Die Kryprotektoren sollten nach Möglichkeit biologisch abbaubar sein. Dazu muss man wissen, wie der Gefrierprozess abläuft und wie die Eisbildung unterdrückt werden kann. "Solche Prozesse können wir inzwischen im Computer simulieren", erklärt Professor Ludwig. "So können wir den Einfluss der Kryoprotektoren besser verstehen und Vorschläge für geeignete Substanzen und deren Dosierung machen."

Noch wichtiger als technische Frostschutzmittel sind sogenannte Antifrost-Proteine. Sie sichern Tieren und Pflanzen das Überleben bei Temperaturen unter Null. Der antarktische Fisch lebt im minus zwei Grad kalten Wasser. Der graue Baumfrosch erzeugt sein Frostschutzmittel bei Bedarf selbst und nimmt Schritt für Schritt seine Körperfunktion außer Betrieb.

Bisher wurden in der Kryoforschung schon beträchtliche Fortschritte erzielt. Die Uni Rostock gehört zu denjenigen, die bald konkrete Lösungsvorschläge vorlegen wollen. "Der heimliche Wunsch nach dem Schonfrosten von Menschen aber wird unerfüllt bleiben. In den USA bezahlen Menschen viel Geld dafür, solange eingefroren zu werden, bis ein Medikament gegen ihre Krankheit gefunden ist", sagt Prof. Ludwig. "Größere Volumina lassen sich schlecht unterkühlen. Es müsste soviel Frostschutzmittel eingesetzt werden, dass der Körper nicht gefriert, aber vergiftet wird."

Quelle: Universität Rostock




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