Ein Beton, der Eis und Schnee dahinschmelzen lässt
Kein Schneechaos mehr auf Autobahnen? Keine Flugausfälle wegen Schneefall? Keine überfrorenen Brücken? Eine Erfindung des amerikanischen Ingenieurs Chris Tuan könnte dafür sorgen, dass Straßen, Wege und Brücken künftig immer trocken und eisfrei bleiben. Nebenbei kann das Material sogar der Spionageabwehr dienen.
Wintereinbruch am Frankfurter Flughafen: Derzeit müssen die Start- und Landebahnen sowie die Verkehrswege noch mit Maschinen und teilweise per Hand von Eis und Schnee befreit werden. Ein amerikanischer Ingenieur hat nun einen leitfähigen Beton entwickelt, der sich aufwärmt.
Foto: Andreas Rebscher/Fraport
Eigentlich klingt es ganz einfach: Man nehme ganz normalen Beton, mische zu einem Fünftel Metallspäne und Kohlenstoffpartikel bei, und schon ist der selbstabtauende Straßenbelag fertig. Der Beton ist durch die Beimischung elektrisch leitfähig und kann sich deshalb selbst von Schnee und Eis befreien.
Chris Tuan arbeitet allerdings schon seit vielen Jahren an dem Material. Jetzt aber scheint die Entwicklung des Ingenieurs der Universität Nebraska so weit zu sein, dass sie in der Praxis eingesetzt werden kann. Die US-Luftfahrtbehörde jedenfalls testet derzeit den Einsatz auf Flughäfen.
US-Luftfahrtbehörde testet neuen Beton
Tuan hatte fest damit gerechnet, dass Start- und Landebahnen mit dem Spezialbeton ausgestattet würden. „Zu meiner Überraschung wollen sie es aber gar nicht dafür. Sie brauchen es vielmehr für die Bereiche rund um die Flugsteige“, sagt er. Dort gebe es so viel Verkehr mit Tankwagen, Gepäcktransportern und Essenslieferungen, dass Behinderungen auf den Wegen oft für Verspätungen sorgten. „Sie sagen, wenn wir diese Art von Asphalt beheizen können, dann gibt es viel weniger wetterbedingte Verspätungen“, berichtet Tuan.
Der Ingenieur Chris Tuan hat unter Zusatz von Metallspänen und Kohlenstoffpartikel einen leitfähigen Beton entwickelt. Unter Strom gesetzt, erwärmt sich der Beton und taut ab.
Quelle: Scott Schrage/Universität Nebraska-Lincoln
Der Forscher ist optimistisch, dass das klappt. Schließlich liefert eine Brücke in der Nähe der Stadt Lincoln schon seit dem Jahr 2002 den Beweis, dass das Prinzip funktioniert. 52 Inlays aus leitendem Beton wurden hier fünf Jahre lang erfolgreich getestet.
Weniger Straßenschäden durch Salz und Chemie
Brücken gehören zu den besonders interessanten Anwendungsbereichen des Materials, weil sie bekanntermaßen besonders anfällig für Frost sind. Der Forscher selbst räumt ein, dass es kaum bezahlbar wäre, ganze Straßen aus dem leitenden Beton zu bauen und ans Stromnetz anzuschließen.
Aber man könne es ja auf manchen Brücken tun, wo es sehr häufig Eis gebe. Die Kosten würden ja auch teilweise wieder kompensiert, weil weniger Schlaglöcher repariert werden müssten, „die oft durch den freizügigen Gebrauch von Salz oder enteisenden Chemikalien entstehen“.
Unter Strom gesetzt, entwickelt der Beton Wärme und lässt Schnee und Eis tauen. Der leitfähige Beton wäre besonders sinnvoll für den Einsatz frostgefährdeter Flächen auf Brücken und Flughäfen.
Quelle: Chris Tuan & Lim Nguyen/Universität Nebraska-Lincoln
Viel Strom sei indes nicht nötig, um die neuartige Fußbodenheizung zu betreiben: „Die Energie, die nötig ist, um die Testbrücke während eines dreitägigen Schneesturms zu enteisen, kostet etwa 250 $. Das ist ein Bruchteil dessen, was für eine Lastwagenladung Chemikalien nötig wäre“, sagt Tuan.
Auch ein Schutzschirm gegen Spione
Ganz nebenbei könnte die Erfindung noch einen völlig anderen Nutzen haben. Ersetze man den Sand und Kalkstein, der üblicherweise für Beton genutzt wird, durch das Mineral Magnetit, dann schirme das Material elektromagnetische Wellen ab, beispielsweise in dem Frequenzbereich, in dem Mobiltelefone senden und empfangen. Der Ingenieur hofft, dass Unternehmen auf diese Möglichkeit aufmerksam werden, um sich beispielsweise vor Industriespionage zu schützen. Vorerst nutzt er diese Funktion nur im eigenen Garten.
An neuartigen Straßenbelägen arbeiten Forscher in aller Welt. Nicht zuletzt suchen sie Alternativen zum Rohstoff Erdöl. So wird zum Beispiel untersucht, ob sich das öl-basierte Bindemittel Bitumen durch Lignin ersetzen lässt – ein Pflanzenmolekül, das in Massen verfügbar und deutlich umweltfreundlicher ist. Andere Forscher entwickelt derzeit einen Bio-Asphalt aus Algen.
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