IJsvrij maken kan worden bereikt met mechanische methoden (schrapen, duwen); door de toepassing van warmte; door het gebruik van droge of vloeibare chemicaliën die bedoeld zijn om het vriespunt van water te verlagen (diverse zouten of pekels, alcoholen, glycolen); of door een combinatie van deze verschillende technieken.
Treinen en wisselsEdit
Treinen en wissels in arctische gebieden hebben grote problemen met sneeuw- en ijsafzetting. Zij hebben op koude dagen een constante warmtebron nodig om te kunnen blijven functioneren. Bij treinen zijn het vooral de remmen, de ophanging en de koppelingen die verwarmingselementen nodig hebben om het ijsvrij te maken. Op rails zijn het vooral de wissels die gevoelig zijn voor ijsvorming. Deze krachtige elektrische verwarmingselementen voorkomen efficiënt ijsvorming en smelten snel het gevormde ijs.
De verwarmers zijn bij voorkeur gemaakt van PTC-materiaal, b.v. PTC-rubber, om oververhitting en mogelijke vernietiging van de verwarmers te voorkomen. Deze verwarmers zijn zelfbegrenzend en hebben geen regelelektronica nodig; ze kunnen niet oververhit raken en hebben geen oververhittingsbeveiliging nodig.
AircraftEdit
Op de grond, bij vrieskou en neerslag, wordt het ijsvrij maken van een vliegtuig vaak toegepast. Bevroren verontreinigingen verstoren de aërodynamische eigenschappen van het voertuig. Bovendien kan losgekomen ijs de motoren beschadigen.
De-icing vloeistoffen bestaan gewoonlijk uit een glycol-water oplossing die een kleurstof en middelen bevat om het metaaloppervlak te beschermen. Er wordt een scala van glycolen gebruikt. Ook worden verdikkingsmiddelen gebruikt om het ontdooimiddel aan de vliegtuigromp te laten hechten.:43 Ethyleenglycol (EG) vloeistoffen worden in sommige delen van de wereld nog steeds gebruikt voor het ontdooien van vliegtuigen, omdat het een lagere operationele gebruikstemperatuur (LOUT) heeft dan propyleenglycol (PG). PG wordt echter vaker gebruikt omdat het minder giftig is dan ethyleenglycol.:2-29
Wanneer het wordt toegepast, hecht het grootste deel van de ontdooiingsvloeistof zich niet aan de vliegtuigoppervlakken en valt op de grond.:101 Luchthavens gebruiken gewoonlijk opvangsystemen om de gebruikte vloeistof op te vangen, zodat deze niet in de grond en waterlopen kan sijpelen. Hoewel PG is geclassificeerd als niet-giftig, vervuilt het waterwegen omdat het grote hoeveelheden zuurstof verbruikt wanneer het ontbindt, waardoor het waterleven kan stikken. (Zie Milieu-effecten en mitigatie.)
Infraroodverwarming voor het ijsvrij maken van vliegtuigenEdit
Directe infraroodverwarming is ook ontwikkeld als techniek om vliegtuigen ijsvrij te maken. Dit mechanisme van warmteoverdracht is aanzienlijk sneller dan de conventionele wijzen van warmteoverdracht die bij conventionele de-icing worden gebruikt (convectie en geleiding) als gevolg van het koelende effect van de lucht op de vloeistofnevel voor de-icing.
Eén infrarood-de-icing-systeem vereist dat het verwarmingsproces binnen een speciaal geconstrueerde hangar plaatsvindt. Dit systeem heeft bij de luchthavenexploitanten slechts beperkte belangstelling gewekt wegens de ruimte en de daarmee samenhangende logistieke vereisten voor de hangar. In de Verenigde Staten is dit type infrarood-ontdooisysteem op beperkte schaal gebruikt op twee grote hub-luchthavens en één kleine commerciële luchthaven.:80-81
Een ander infrarood-systeem maakt gebruik van mobiele, op vrachtwagens gemonteerde verwarmingseenheden waarvoor geen hangars nodig zijn. De fabrikant beweert dat het systeem kan worden gebruikt voor zowel vliegtuigen met vaste vleugels als helikopters, hoewel hij geen gevallen heeft genoemd van gebruik ervan op commerciële vliegtuigen.
VliegveldverhardingEdit
Ontdooiingswerkzaamheden voor vliegveldverharding (start- en landingsbanen, taxibanen, platforms, taxibruggen) kunnen verschillende soorten vloeibare en vaste chemische producten omvatten, waaronder propyleenglycol, ethyleenglycol en andere organische verbindingen. Verbindingen op basis van chloride (b.v. zout) worden op luchthavens niet gebruikt wegens hun corrosieve werking op vliegtuigen en andere apparatuur.:34-35
Ureummengsels zijn wegens hun lage kosten ook gebruikt voor het ijsvrij maken van het wegdek. Ureum is echter een belangrijke vervuilende stof in waterwegen en door wilde dieren, omdat het na gebruik wordt afgebroken tot ammoniak, en het is op Amerikaanse luchthavens grotendeels uitgefaseerd. In 2012 verbood het U.S. Environmental Protection Agency (EPA) het gebruik van ontdooiingsmiddelen op basis van ureum op de meeste commerciële luchthavens.
WegenEdit
In 2013 werd naar schatting 14 miljoen ton zout gebruikt voor het ijsvrij maken van wegen in Noord-Amerika.
Het ijsvrij maken van wegen wordt traditioneel gedaan met zout, gestrooid door sneeuwploegen of kiepwagens die zijn ontworpen om het, vaak gemengd met zand en grind, op gladde wegen te strooien. Normaal gesproken wordt natriumchloride (steenzout) gebruikt, omdat dit goedkoop is en gemakkelijk in grote hoeveelheden verkrijgbaar. Aangezien zout water echter nog steeds bevriest bij -18 °C (0 °F), heeft het geen nut wanneer de temperatuur onder dit punt daalt. Het heeft ook een sterke neiging om corrosie te veroorzaken, waardoor het staal van de meeste voertuigen en het betonijzer van betonnen bruggen gaan roesten. Afhankelijk van de concentratie kan het giftig zijn voor sommige planten en dieren, en sommige stedelijke gebieden zijn er dan ook van afgestapt. Meer recente sneeuwsmelters gebruiken andere zouten, zoals calciumchloride en magnesiumchloride, die niet alleen het vriespunt van water tot een veel lagere temperatuur verlagen, maar ook een exotherme reactie veroorzaken. Ze zijn iets veiliger voor trottoirs, maar overtollige hoeveelheden moeten nog steeds worden verwijderd.
Meer recentelijk zijn organische verbindingen ontwikkeld die de milieuproblemen in verband met zouten verminderen en een langere restwerking hebben wanneer ze op wegen worden gestrooid, meestal in combinatie met zoutpekel of vaste stoffen. Deze verbindingen ontstaan vaak als bijproducten van landbouwactiviteiten, zoals de raffinage van suikerbieten of het distillatieproces dat ethanol produceert. Andere organische verbindingen zijn houtas en een dooizout genaamd calciummagnesiumacetaat dat wordt gemaakt van bermgras of zelfs keukenafval. Bovendien levert het mengen van gewoon steenzout met sommige van de organische verbindingen en magnesiumchloride strooibare materialen op die zowel doeltreffend zijn bij veel koudere temperaturen (-34 °C of -29 °F) als bij lagere totale strooihoeveelheden per oppervlakte-eenheid.
Solar road systems zijn gebruikt om het wegdek boven het vriespunt van water te houden. Een reeks in het wegdek aangebrachte buizen verzamelt ’s zomers zonne-energie, brengt de warmte over naar thermische banken en geeft deze ’s winters weer af aan de weg om het wegdek boven 0 °C te houden. Deze geautomatiseerde vorm van het verzamelen, opslaan en leveren van hernieuwbare energie vermijdt de milieuproblemen van het gebruik van chemische verontreinigende stoffen.
In 2012 werd gesuggereerd dat superhydrofobische oppervlakken die water kunnen afstoten, ook kunnen worden gebruikt om ijsophoping te voorkomen, wat leidt tot ijsfobiciteit. Niet elk superhydrofoob oppervlak is echter icefoob en de methode is nog in ontwikkeling.
Chemische de-icersEdit
Alle chemische de-icers hebben een gemeenschappelijk werkingsmechanisme: ze verhinderen chemisch dat watermoleculen zich binden boven een bepaalde temperatuur die afhangt van de concentratie. Deze temperatuur ligt onder 0 °C, het vriespunt van zuiver water (vriespuntdepressie). Soms is er een exotherme oplossingsreactie die een nog sterker smeltvermogen mogelijk maakt. De volgende lijsten bevatten de meest gebruikte ontdooimiddelen en hun typische chemische formule.
Anorganische zouten
- Natriumchloride (NaCl of tafelzout; de meest gebruikte ontdooimiddel)
- Magnesiumchloride (MgCl
2, vaak toegevoegd aan zout om de werktemperatuur te verlagen) - Calciumchloride (CaCl
2, vaak toegevoegd aan zout om de werktemperatuur te verlagen) - Kaliumchloride (KCl)
Organische verbindingen
- Calciummagnesiumacetaat (CaMg
2(CH
3COO)
6) - Kaliumacetaat (CH
3COOK) - Kaliumformiaat (CHO
2K) - Natriumformiaat (HCOONa)
- Calciumformiaat (Ca(HCOO)
2) - Ureum (CO(NH
2)
2), een veelgebruikte meststof - Landbouwbijproducten (meestal gebruikt als additieven bij natriumchloride)
Alcoholen diolen en polyolen
(dit zijn antivriesmiddelen en worden nauwelijks op de weg gebruikt)
- Methanol (CH
4O) - Ethyleenglycol (C
2H
6O
2) - Propyleenglycol (C
3H
😯
2) - Glycerol (C
3H
😯
3)
VloeistoftypenEdit
Er zijn verschillende soorten vloeistof voor het ontijzelen van vliegtuigen, die in twee basiscategorieën vallen:
- Ontdooivloeistoffen: verwarmde glycol verdund met water voor het verwijderen van ijsafzetting en sneeuw/vorst, ook wel Newtonse vloeistoffen genoemd (vanwege hun viskeuze stroming vergelijkbaar met water)
- Antivriesvloeistoffen: onverwarmde, onverdunde vloeistoffen op basis van propyleenglycol die zijn ingedikt (stel zich voor als halfzachte gelatine), ook wel niet-Newtoniaanse vloeistoffen genoemd (vanwege hun karakteristieke viskeuze stroming), die worden toegepast om de toekomstige ontwikkeling van ijs te vertragen of om te voorkomen dat vallende sneeuw of ijzel zich ophoopt. IJsbestrijdingsvloeistoffen bieden bescherming tegen de vorming van ijs terwijl het vliegtuig stilstaat op de grond. Wanneer de vloeistof echter wordt blootgesteld aan schuifkrachten, zoals de luchtstroom over het vloeistofoppervlak, wanneer een vliegtuig versnelt om op te stijgen, verandert de volledige reologie van de vloeistof en wordt deze aanzienlijk dunner, waardoor deze wegloopt en een schoon en glad aerodynamisch oppervlak aan de vleugel achterlaat.
In sommige gevallen worden beide soorten vloeistof op vliegtuigen toegepast, eerst het verwarmde glycol/water-mengsel om verontreinigingen te verwijderen, gevolgd door de onverwarmde verdikte vloeistof om ijsvorming tegen te houden voordat het vliegtuig opstijgt. Dit wordt een “twee-stappen-procedure” genoemd.
Methanol-ontdooiingsvloeistof wordt al jaren gebruikt voor het ontdooien van kleine vleugel- en staartvlakken van kleine tot middelgrote vliegtuigen voor de algemene luchtvaart en wordt gewoonlijk aangebracht met een kleine handspuit. Methanol kan alleen rijp en licht grondijs voor de vlucht verwijderen.
Mono-ethyleen, di-ethyleen en propyleenglycol zijn niet-ontvlambare aardolieproducten en soortgelijke producten worden het meest aangetroffen in koelsystemen voor auto’s. Glycol heeft zeer goede ontdooi-eigenschappen en de luchtvaartkwaliteit wordt aangeduid als SAE/ISO/AEA Type I (AMS 1424 of ISO 11075). Het wordt gewoonlijk aangebracht op verontreinigde oppervlakken, verdund met water bij 95 graden Fahrenheit (35 °C) met behulp van een hoogwerker op een vrachtwagen met 1.500 tot 2.000 US gal (5.680 tot 7.570 L; 1.250 tot 1.670 imp gal) voor toepassing op opritten of start- of landingsbaan entry-points. Gekleurde vloeistof verdient de voorkeur omdat door visuele waarneming gemakkelijk kan worden bevestigd dat een vliegtuig een de-ice-applicatie heeft gekregen. Het wegvloeien van Type I-vloeistof lijkt het smeltwater een roze tint te geven, vandaar de term “roze sneeuw”. Anders zijn alle Type I-vloeistoffen oranje.
In 1992 begon de Dead Sea Works met het op de markt brengen van een de-icer op basis van zouten en mineralen uit de Dode Zee.