Die Enteisung kann durch mechanische Methoden (Kratzen, Schieben), durch Anwendung von Wärme, durch Verwendung trockener oder flüssiger Chemikalien, die den Gefrierpunkt von Wasser herabsetzen (verschiedene Salze oder Solen, Alkohole, Glykole), oder durch eine Kombination dieser verschiedenen Techniken erreicht werden.
Züge und WeichenBearbeiten
Züge und Weichen in arktischen Regionen haben große Probleme mit Schnee- und Eisbildung. Sie brauchen an kalten Tagen eine konstante Wärmequelle, um ihre Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Bei Zügen sind es vor allem die Bremsen, die Aufhängung und die Kupplungen, die Heizungen zum Enteisen benötigen. Bei den Schienen sind es vor allem die Weichen, die eisempfindlich sind. Diese leistungsstarken elektrischen Heizungen verhindern wirksam die Eisbildung und bringen das entstandene Eis schnell zum Schmelzen.
Die Heizelemente bestehen vorzugsweise aus PTC-Material, z. B. PTC-Gummi, um eine Überhitzung und damit eine mögliche Zerstörung der Heizelemente zu vermeiden. Diese Heizungen sind selbstbegrenzend und benötigen keine Regelelektronik; sie können nicht überhitzen und benötigen keinen Überhitzungsschutz.
AircraftEdit
Am Boden wird bei Frost und Niederschlag üblicherweise ein Flugzeug enteist. Gefrorene Verunreinigungen beeinträchtigen die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs. Außerdem kann abgelöstes Eis die Triebwerke beschädigen.
Enteisungsflüssigkeiten bestehen in der Regel aus einer Glykol-Wasser-Lösung, die einen Farbstoff und Mittel zum Schutz der Metalloberfläche enthält. Es wird eine Reihe von Glykolen verwendet. Außerdem werden Verdickungsmittel verwendet, damit das Enteisungsmittel besser an der Flugzeugkarosserie haftet.:43 In einigen Teilen der Welt werden für die Enteisung von Flugzeugen immer noch Flüssigkeiten aus Ethylenglykol (EG) verwendet, da es eine niedrigere Betriebstemperatur (LOUT) als Propylenglykol (PG) aufweist. PG ist jedoch gebräuchlicher, weil es weniger giftig ist als Ethylenglykol.:2-29
Wenn es aufgetragen wird, bleibt der größte Teil der Enteisungsflüssigkeit nicht an den Flugzeugoberflächen haften und fällt zu Boden.:101 Flughäfen verwenden in der Regel Auffangsysteme, um die verbrauchte Flüssigkeit aufzufangen, so dass sie nicht in den Boden und in Wasserläufe sickern kann. Obwohl PG als ungiftig eingestuft wird, verschmutzt es die Gewässer, da es bei seiner Zersetzung große Mengen an Sauerstoff verbraucht, was zum Ersticken von Wasserlebewesen führt. (Siehe Umweltauswirkungen und Schadensbegrenzung.)
Enteisung durch InfrarotheizungEdit
Direkte Infrarotheizung wurde auch als Flugzeugenteisungstechnik entwickelt. Dieser Wärmeübertragungsmechanismus ist aufgrund der kühlenden Wirkung der Luft auf den Sprühstrahl der Enteisungsflüssigkeit wesentlich schneller als die konventionellen Wärmeübertragungsarten, die bei der herkömmlichen Enteisung verwendet werden (Konvektion und Konduktion).
Ein Infrarot-Enteisungssystem erfordert, dass der Heizprozess in einem speziell konstruierten Hangar stattfindet. Dieses System stößt bei den Flughafenbetreibern aufgrund des Platzbedarfs und der damit verbundenen logistischen Anforderungen an den Hangar auf begrenztes Interesse. In den Vereinigten Staaten wurde diese Art von Infrarot-Enteisungssystem in begrenztem Umfang auf zwei großen Drehkreuzflughäfen und einem kleinen Verkehrsflughafen eingesetzt:80-81
Ein anderes Infrarotsystem verwendet mobile, auf Lastwagen montierte Heizeinheiten, die keine Hangars benötigen. Der Hersteller behauptet, dass das System sowohl für Starrflügler als auch für Hubschrauber verwendet werden kann, obwohl er keine Beispiele für den Einsatz bei Verkehrsflugzeugen genannt hat.
FlughafenbelagBearbeiten
Bei Enteisungsmaßnahmen für Flughafenbeläge (Start- und Landebahnen, Rollbahnen, Vorfelder, Rollbrücken) können verschiedene Arten von flüssigen und festen chemischen Produkten eingesetzt werden, darunter Propylenglykol, Ethylenglykol und andere organische Verbindungen. Verbindungen auf Chloridbasis (z.B. Salz) werden auf Flughäfen wegen ihrer korrosiven Wirkung auf Flugzeuge und andere Ausrüstungen nicht eingesetzt:34-35
Harnstoffmischungen wurden wegen ihrer geringen Kosten ebenfalls zur Enteisung von Fahrbahnen verwendet. Harnstoff ist jedoch ein erheblicher Schadstoff für Gewässer und Wildtiere, da er nach der Anwendung zu Ammoniak abgebaut wird, und wurde auf US-Flughäfen weitgehend aus dem Verkehr gezogen. Im Jahr 2012 hat die US-Umweltschutzbehörde (EPA) die Verwendung von harnstoffbasierten Enteisungsmitteln auf den meisten Verkehrsflughäfen verboten.
StraßenBearbeiten
Im Jahr 2013 wurden in Nordamerika schätzungsweise 14 Mio. Tonnen Salz für die Enteisung von Straßen verwendet.
Die Enteisung von Straßen erfolgt traditionell mit Salz, das von Schneepflügen oder Muldenkippern gestreut wird, die dafür ausgelegt sind, es, oft gemischt mit Sand und Kies, auf glatten Straßen auszubringen. Normalerweise wird Natriumchlorid (Steinsalz) verwendet, da es preiswert und in großen Mengen verfügbar ist. Da Salzwasser jedoch bereits bei -18 °C (0 °F) gefriert, nützt es nichts, wenn die Temperatur unter diesen Wert fällt. Außerdem neigt es stark zur Korrosion und lässt den Stahl der meisten Fahrzeuge und die Bewehrungsstäbe von Betonbrücken rosten. Je nach Konzentration kann es für einige Pflanzen und Tiere giftig sein, weshalb es in einigen städtischen Gebieten nicht mehr eingesetzt wird. Neuere Schneeschmelzer verwenden andere Salze wie Kalziumchlorid und Magnesiumchlorid, die nicht nur den Gefrierpunkt des Wassers auf eine viel niedrigere Temperatur herabsetzen, sondern auch eine exotherme Reaktion auslösen. Sie sind für Gehwege etwas sicherer, aber überschüssige Mengen sollten trotzdem entfernt werden.
In jüngerer Zeit wurden organische Verbindungen entwickelt, die die mit Salzen verbundenen Umweltprobleme verringern und eine längere Restwirkung haben, wenn sie auf Straßen ausgebracht werden, in der Regel in Verbindung mit Salzsole oder festen Stoffen. Diese Verbindungen fallen häufig als Nebenprodukte bei landwirtschaftlichen Tätigkeiten wie der Raffination von Zuckerrüben oder dem Destillationsprozess zur Herstellung von Ethanol an. Andere organische Verbindungen sind Holzasche und ein Streusalz namens Calciummagnesiumacetat, das aus Straßengras oder sogar Küchenabfällen hergestellt wird. Durch Mischen von gewöhnlichem Steinsalz mit einigen der organischen Verbindungen und Magnesiumchlorid erhält man streufähige Materialien, die sowohl bei viel kälteren Temperaturen (-34 °C) als auch bei geringeren Gesamtstreumengen pro Flächeneinheit wirksam sind.
Solare Straßensysteme wurden eingesetzt, um die Straßenoberfläche über dem Gefrierpunkt von Wasser zu halten. Eine Reihe von Rohren, die in den Straßenbelag eingelassen sind, sammelt im Sommer die Sonnenenergie ein, überträgt die Wärme auf Wärmespeicher und gibt sie im Winter an die Straße zurück, um die Oberfläche über 0 °C zu halten. Diese automatisierte Form der Sammlung, Speicherung und Abgabe erneuerbarer Energie vermeidet die Umweltprobleme, die mit der Verwendung chemischer Schadstoffe verbunden sind.
2012 wurde vorgeschlagen, dass superhydrophobe Oberflächen, die in der Lage sind, Wasser abzustoßen, auch dazu verwendet werden können, die Ansammlung von Eis zu verhindern, was zu einer Eisabweisung führt. Allerdings ist nicht jede superhydrophobe Oberfläche eisabweisend, und die Methode befindet sich noch in der Entwicklung.
Chemische EnteiserBearbeiten
Alle chemischen Enteiser haben einen gemeinsamen Wirkmechanismus: Sie verhindern chemisch die Bindung von Wassermolekülen oberhalb einer bestimmten Temperatur, die von der Konzentration abhängt. Diese Temperatur liegt unter 0 °C, dem Gefrierpunkt von reinem Wasser (Gefrierpunktserniedrigung). Manchmal kommt es zu einer exothermen Auflösungsreaktion, die ein noch stärkeres Schmelzvermögen ermöglicht. Die folgenden Listen enthalten die am häufigsten verwendeten Enteisungschemikalien und ihre typische chemische Formel.
Anorganische Salze
- Natriumchlorid (NaCl oder Kochsalz; die gebräuchlichste Enteisungschemikalie)
- Magnesiumchlorid (MgCl
2, wird oft dem Salz zugesetzt, um seine Arbeitstemperatur zu senken) - Calciumchlorid (CaCl
2, wird oft dem Salz zugesetzt, um seine Arbeitstemperatur zu senken) - Kaliumchlorid (KCl)
Organische Verbindungen
- Calciummagnesiumacetat (CaMg
2(CH
3COO)
6) - Kaliumacetat (CH
3COOK) - Kaliumformiat (CHO
2K) - Natriumformiat (HCOONa)
- Calciumformiat (Ca(HCOO)
2) - Harnstoff (CO(NH
2)
2), ein übliches Düngemittel - Agrarische Nebenprodukte (im Allgemeinen als Zusatz zu Natriumchlorid verwendet)
Alkohole, Diole und Polyole
(diese sind Frostschutzmittel und werden im Straßenverkehr kaum verwendet)
- Methanol (CH
4O) - Ethylenglykol (C
2H
6O
2) - Propylenglykol (C
3H
😯
2) - Glycerin (C
3H
😯
3)
FlüssigkeitsartenBearbeiten
Es gibt verschiedene Arten von Flugzeug-Enteisungsflüssigkeiten, die in zwei grundlegende Kategorien fallen:
- Enteisungsflüssigkeiten: Erhitztes, mit Wasser verdünntes Glykol zur Enteisung und Schnee-/Frostbeseitigung, auch als Newtonsche Flüssigkeiten bezeichnet (aufgrund ihres viskosen, wasserähnlichen Fließverhaltens)
- Enteisungsschutzflüssigkeiten: Unerhitzte, unverdünnte Flüssigkeiten auf Propylenglykolbasis, die eingedickt wurden (man stelle sich halbverfestigte Gelatine vor), auch als nicht-newtonsche Flüssigkeiten bezeichnet (wegen ihres charakteristischen viskosen Fließverhaltens), die eingesetzt werden, um die künftige Bildung von Eis zu verzögern oder um zu verhindern, dass sich fallender Schnee oder Graupel ansammelt. Anti-Icing-Flüssigkeiten schützen vor der Bildung von Eis, solange das Flugzeug am Boden steht. Wenn die Flüssigkeit jedoch einer Scherkraft ausgesetzt wird, wie z. B. dem Luftstrom über die Flüssigkeitsoberfläche, wenn ein Flugzeug für den Start beschleunigt, ändert sich die gesamte Rheologie der Flüssigkeit, und sie wird deutlich dünner und läuft ab, um eine saubere und glatte aerodynamische Oberfläche der Tragfläche zu hinterlassen.
In einigen Fällen werden beide Arten von Flüssigkeiten auf Flugzeuge aufgetragen, zuerst die erhitzte Glykol/Wasser-Mischung, um Verunreinigungen zu entfernen, gefolgt von der nicht erhitzten eingedickten Flüssigkeit, um zu verhindern, dass sich vor dem Start des Flugzeugs Eis bildet. Dies wird als „zweistufiges Verfahren“ bezeichnet.
Methanol-Enteisungsflüssigkeit wird seit Jahren zur Enteisung kleiner Tragflächen und Leitwerke kleiner bis mittelgroßer Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt verwendet und in der Regel mit einem kleinen Handsprüher aufgetragen. Methanol kann nur Reif und leichtes Bodeneis vor dem Flug entfernen.
Monoethylen-, Diethylen- und Propylenglykol sind nicht brennbare Erdölprodukte, und ähnliche Produkte sind am häufigsten in Kühlsystemen von Kraftfahrzeugen zu finden. Glykol hat sehr gute Enteisungseigenschaften und wird in der Luftfahrt als SAE/ISO/AEA Typ I (AMS 1424 oder ISO 11075) bezeichnet. Es wird in der Regel auf verunreinigte Oberflächen aufgetragen, die mit Wasser bei 95 Grad Fahrenheit (35 °C) verdünnt sind, und zwar mit Hilfe eines Hubsteigers auf einem Lastwagen, der 1.500 bis 2.000 US gal (5.680 bis 7.570 L; 1.250 bis 1.670 imp gal) für die Anwendung auf der Start- oder Landebahn enthält. Gefärbte Flüssigkeit wird bevorzugt, da durch visuelle Beobachtung leicht festgestellt werden kann, dass ein Flugzeug enteist worden ist. Der Abfluss von Typ-I-Flüssigkeit scheint den Schneematsch rosa zu färben, daher der Begriff „rosa Schnee“. Ansonsten sind alle Flüssigkeiten vom Typ I orange.
Im Jahr 1992 begannen die Dead Sea Works mit der Vermarktung eines Enteisungsmittels, das auf Salzen und Mineralien aus dem Toten Meer basiert.