Nur die Hitze löst Reaktionen aus

8. Dezember 2009, 19:59
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Erkenntnisse des CD-Labors für Mikrowellenchemie der Uni Graz in "Nature" und "Science" publiziert

Ist von der Mikrowelle die Rede, landet man gedanklich zuerst in der Küche. Dabei sind wir heute mit Mikrowellen konfrontiert, wann immer wir das Handy benutzen - sind doch die Frequenzen im Mobilfunk dieselben wie jene der Küchenmikrowelle.

Auch in der Industrie spielt der Mikrowelleneffekt eine zentrale Rolle, weil durch ihn chemische Reaktionen extrem beschleunigt werden können und er damit Zeit und Kosten sparen hilft. Eine große und bis vor kurzem unbeantwortete Frage bei all diesen Anwendungen: Werden die chemischen Reaktionen durch die Mikrowelle nur deswegen beschleunigt, weil man die Temperatur rasch erhöhen kann, oder wirkt auch das elektromagnetische Feld mit? Eine Ungewissheit, die nicht nur so manchen vom Gebrauch der Küchenmikrowelle abhält, sondern die auch den industriellen Einsatz der Mikrowelle erschwert. Am Christian-Doppler-Labor für Mikrowellenchemie der Universität Graz widmen sich Forscher seit Jahren dieser brisanten Frage und können nun erstmals eine Antwort darauf geben: "Unsere Experimente haben eindeutig widerlegt, dass beim Erhitzen durch Mikrowelle auch das elektromagnetische Feld Auswirkungen hat", berichtet Laborleiter Oliver Kappe.

Die einzige bislang bekannte Ausnahme sind Metalle, die man bekanntlich auch von der Küchen-Mikrowelle fernhalten soll. Welche Methode hat die Forscher zu diesen bahnbrechenden Erkenntnissen geführt, die vor kurzem auch in den renommierten Wissenschaftsjournalen Nature und Science publiziert wurden?

Gleich schnell, gleich sauber

"Für unsere Versuche verwenden wir ein Gefäß aus Siliziumkarbid", erklärt der Chemiker. "Dieses Material absorbiert Mikrowellen fast vollständig, sodass sie nicht bis zur Substanz im Inneren des Gefäßes durchdringen." Die Mikrowellenstrahlung erhitzt also nur das Gefäß, das dann die Wärme auf die Flüssigkeit überträgt. Zum Vergleich wurden die gleichen Substanzen auch im Reagenzglas direkt durch die Mikrowellenstrahlung erhitzt.

Bis jetzt wurde der Versuch an 18 verschiedenen Reaktionen durchgeführt. Fazit: Die Reaktionen verliefen in beiden Gefäßen gleich schnell und gleich sauber - es ist also in beiden Fällen ausschließlich die Hitze für die Beschleunigung der Synthese verantwortlich. "Die in der Fachliteratur verbreitete Meinung, dass man auch bei niedrigeren Temperaturen eine Reaktionsbeschleunigung erreichen kann, ist Unsinn", sagt Kappe. "Die Ursache für diese Fehleinschätzung ist eine sehr ungenaue Temperaturmessung, die auf das Fehlen genauer Messgeräte zurückzuführen ist." Deshalb haben die Experten gemeinsam mit der Firma Anton Paar einen neuen Mikrowellenreaktor - den "Monowave 300" - entwickelt, der erstmals gleichzeitig die Temperatur außen am Gefäß und jene der Flüssigkeit im Inneren exakt messen kann.

Um die Wirkungsweise der Mikrowelle in möglichst vielen Bereichen zu überprüfen, wenden sich die Forscher nun auch den sogenannten Blockcopolymeren zu, die in der Nahrungsmittelindustrie als Emulgatoren eingesetzt werden. Zur Aussage, dass die Mikrowelle keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit haben kann, lässt sich Oliver Kappe auch durch die neuen Erkenntnisse nicht hinreißen. "Ich bin ja kein Mediziner - als Chemiker kann ich allerdings mit Sicherheit sagen, dass es bei den von uns untersuchten chemischen Reaktionen keinen Unterschied macht, ob eine Substanz mit Mikrowelle oder konventionell erhitzt wurde."

Seine Milch wärmt sich Kappe jedenfalls in der Mikrowelle auf - "weil ich durch unsere Forschung weiß, dass den Proteinen dabei nichts passiert und die Milch viel schneller heiß wird". (grido/DER STANDARD, Printausgabe, 09.12.2009)

 

  • Nicht nur Küchengeräte, auch Handymasten senden Mikrowellen aus. Wie diese wirken, untersuchten Chemiker.
    foto: standard/christian fischer

    Nicht nur Küchengeräte, auch Handymasten senden Mikrowellen aus. Wie diese wirken, untersuchten Chemiker.

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