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Verdammt cool und spannend: Entwicklung und Anwendungsfelder der Kältetechnik

c Kryogenie ist der Oberbegriff für Methoden und Verfahren zur Erzeugung von tiefsten Temperaturen. Die Grundlage dafür sind verschiedene physikalische Prozesse, bei denen der zyklische Phasenwechsel des eingesetzten Kältemittels im Mittelpunkt steht. Das Prinzip ist bei kleinen Geräten wie bei industriellen Anlagen identisch. Allerdings spricht man dort, wo die Geräte im industriellen Maßstab arbeiten, von Industriekälte.

Welche Anwendungsfelder für die Kältetechnik gibt es?

Beispiele für die Anwendung der Kryotechnik sind zahlreich. Neben der chemischen Industrie sind hier insbesondere diverse Branchen aus der Lebensmittelherstellung beziehungsweise -verarbeitung zu nennen. Diese reichen von der Getränkeindustrie über Molkereien und Schlachtbetriebe bis hin zur Kosmetik- und Pharmaindustrie. Im Bereich der chemischen Industrie kommen die kryotechnischen Anlagen insbesondere zur Kühlung von Räumen sowie durch den unterstützenden Einsatz eines Unterkühlers, zur Kondensation von Gasen zur Anwendung. Es gibt unterschiedliche Verfahren, die je nach genauem Anwendungszweck gewählt werden.

Ist die Kältetechnik eine neuzeitliche Erfindung?

Natürliche Kältemittel kannten die Menschen bereits in der Steinzeit. Neben der Luft machte man sich bereits die Eigenschaften von Wasser beziehungsweise Eis zunutze. Außerdem wusste man bereits, dass es in natürlichen Höhlen immer gleichbleibend kühl ist. Hier gelagerte oder anderweitig gekühlte Lebensmittel hielten länger frisch. Warum dies der Fall war, konnten sich die Menschen damals freilich noch nicht erklären. Seit Mitte des 19. Jahrhunderts weiß man es genauer: Lebensmittel verändern sich durch die Bewegung und Vermehrung von Bakterien, Pilzen und weiteren Mikroorganismen. Diese Bewegung lässt sich durch Kühlung deutlich reduzieren und ist unterhalb von 10° Celsius besonders klein. Daher arbeiten Kühlschränke bis heute mit Temperaturen unter diesem Wert. Um 1860 war die Technik soweit entwickelt, dass bereits auf künstlichem Wege Wassereis hergestellt werden konnte. Die Entwicklungsfortschritte seit dieser Zeit waren natürlich gewaltig, gleichzeitig hat sich die technische Kühlung auch in privaten Haushalten immer weiter durchgesetzt. Heute gehört ein Kühlschrank ganz selbstverständlich in jede Küche. Er ist das bekannteste, aber bei weitem nicht das einzige alltagsprägende Kühlgerät. Andere Nutzungsbereiche bekommen die meisten Menschen allerdings nur indirekt zu spüren. Trocknungsanlagen, Medizintechnik oder die Gefriertrocknung von Lebensmitteln arbeiten quasi im Verborgenen, sind dadurch allerdings nicht weniger wichtig.

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Wozu dienen Flüssiggase?

Es klingt fast wie ein Widerspruch in sich, von flüssigem Gas zu sprechen. Doch schon seit dem ausgehenden 19. Jahrhundert sind weiß man, dass man in der Atmosphäre vorhandene, also natürliche Gase verflüssigen und auf diese Weise industriell nutzbar machen kann. Sauerstoff wurde 1877 erstmals verflüssigt und die erste Gasflasche entwickelte man 1892. Bereits damals wusste man, dass ein vakuumisoliertes Gefäß seinen Inhalt weitestgehend von der Umgebungstemperatur abschirmt und dadurch zuverlässig schützt. Füllt man also ein tiefkaltes Gas in eine Gasflasche, so bleiben Temperatur und technische Eigenschaften darin enthalten. Die Verflüssigung von Gasen machte diese transportabel und wirtschaftlich nutzbar. Heute kennt man zahlreiche Beispiele dafür, etwa die Stickstoffatmosphäre in Lebensmittelverpackungen oder das Helium im Ballon. Zwei industriell hergestellte Gase rücken durch den Klimawandel und die Corona-Pandemie aktuell besonders in den Vordergrund. Sauerstoff ist in vielen Corona-Stationen der Krankenhäuser ein tagtäglicher Lebensretter. Wasserstoff hingegen hat das Potenzial, als umweltfreundlicher Energieträger die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen wie Kohle, Erdgas oder Erdöl weiter zu reduzieren.

Was hat die Vakuumtechnik mit der Herstellung von Flüssiggas zu tun?

Nur wenige industrielle Bereiche greifen derart ineinander wie die Vakuum- und die Kältetechnik. Heute gehört nicht nur die Gasflasche, sondern auch die vakuumisolierte Röhre für den Gastransport zum gängigen Standard. Eine solche Röhre kann viele Kilometer lang sein und dadurch den weiteren Aufbau einer kryogenen Infrastruktur befördern. Fachleute gehen fest davon aus, dass diese in der Zukunft einen immer höheren Stellenwert haben wird. Und dies sogar im Alltag der meisten Menschen, die an der Tankstelle in Zukunft immer weniger Benzin, dafür Bio- und Erdgas sowie Wasserstoff tanken werden.

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