Astronauten auf der ISS experimentieren mit „überkritischem Wasser“, einer Form von Wasser mit einer merkwürdigen Eigenschaft: Es kann helfen, Feuer zu entzünden.
Wenn Feuerwehrleute einen Brand löschen wollen, werden sie häufig mit Wasser überschüttet. Astronauten an Bord der ISS experimentieren jedoch mit einer Form von Wasser, die das Gegenteil bewirkt. Anstatt das Feuer zu stoppen, hilft dieses Wasser, es zu starten.
"Wir nennen es überkritisches Wasser", sagt Mike Hicks vom Glenn Research Center in Ohio. "Und es hat einige interessante Eigenschaften."
Wasser wird überkritisch, wenn es auf einen Druck von 217 Atmosphären komprimiert und über 373ºC erhitzt wird. Oberhalb dieses sogenannten kritischen Punktes wandelt sich gewöhnliches H2O in etwas um, das weder fest noch flüssig oder gasförmig ist. Es ist eher ein "flüssigkeitsähnliches Gas".
"Wenn überkritisches Wasser mit organischem Material gemischt wird, findet eine chemische Reaktion statt - Oxidation.", Sagt Hicks. "Es ist eine Form des Brennens ohne Flammen."
Dies ist sehr praktisch, wenn Sie bestimmte unangenehme Materialien wie Abwasser entfernen möchten. Städte, Firmenfarmen, Schiffe auf See und bemannte Raumfahrzeuge sammeln Abfallstoffe an, die von dieser Art der Behandlung profitieren könnten.
„Wenn wir einen nassen Abfallstrom über den kritischen Punkt bringen, löst überkritisches Wasser die Bindungen der Kohlenwasserstoffe. Dann können sie mit Sauerstoff reagieren. “Mit anderen Worten, die Gülle entzündet sich. Manchmal erzeugen Hotspots in der Aufschlämmung sichtbare Flammen, normalerweise jedoch nicht. "Dies ist eine relativ saubere Form der Verbrennung, die reines Wasser und Kohlendioxid erzeugt, aber keines der giftigen Produkte eines gewöhnlichen Feuers."
Was hat das alles mit der ISS zu tun? „Die Internationale Raumstation bietet ein einzigartiges Mikrogravitationslabor zur Untersuchung der Eigenschaften von überkritischem Wasser“, erklärt Hicks.
Eines der Probleme mit überkritischem Wasser hat mit Salz zu tun. Oberhalb des kritischen Punktes fallen in Wasser gelöste Salze schnell aus. Geschieht dies in einem Reaktorgefäß, werden die metallischen Bestandteile des Gefäßes mit Salz überzogen und beginnen zu korrodieren.
„In jedem realistischen Abfallstrom müssen wir lernen, mit Salz umzugehen. Es ist eine große technologische Hürde. "
Der Umgang mit Salz ist das ultimative Ziel des Super-Critical-Water-Mixture-Experiments auf der ISS, einer gemeinsamen Anstrengung der NASA und der französischen Raumfahrtbehörde CNES.
„Wenn wir überkritisches Wasser ohne die komplizierenden Auswirkungen der Schwerkraft untersuchen, können wir lernen, wie sich ausfallende Salze auf einer sehr grundlegenden Ebene verhalten“, sagt Hicks, der der Hauptforscher des Experiments ist. "Vielleicht können wir sogar herausfinden, wie man Salz von korrosionsempfindlichen Bauteilen abzieht."
Das Experiment, bei dem französische Hardware (DECLIC) aus dem japanischen Experimentiermodul (JEM) der Station verwendet wird, wurde in der ersten Juliwoche 2013 gestartet. Es wird ein ganzes Jahr lang in einer Reihe von sechs Testläufen durchgeführt, die jeweils ungefähr dauern 15 Tage.
Die Ergebnisse könnten bodenständige Anwendungen haben. Die US-Marine hat bereits damit begonnen, überkritische Wassertechnologien zur Reinigung von Abfallströmen an Bord einiger ihrer Schiffe einzusetzen, während die Stadt Orlando eine überkritische Aufbereitungsanlage für kommunalen Schlamm in Betrieb genommen hat.
Hicks: "Wir fangen gerade erst an."
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