Kryotechnik wird auch als Kältetechnik bezeichnet. Kryogen sind kryogene Substanzen, die Tiefsttemperaturen ausgesetzt werden. Bei der Kryotechnik werden die Verhaltensweisen der Substanzen und Materialien genau untersucht. Materialien werden bei äußerst tiefen Temperaturen im kryogenen Bereich gelagert. Für den Transport, die Aufbewahrung, die Herstellung und die Anwendung von Kryotechnik-Material wird außerdem spezielles Biotechnologie Zubehör verwendet.
Veränderung des Aggregatzustandes
Durch die Kälte werden biochemische Reaktionen ausgelöst. Gasförmige Substanzen nehmen einen Aggregatzustand an und werden flüssig oder fest. Wasser verändert bei einer Temperatur unterhalb von null Grad den Aggregatzustand von flüssig zu fest. In diesem Fall sprechen wir noch nicht von Kryotechnik. Bei der Kryotechnik herrschen Temperaturen von mindestens -160 Grad Celsius. In diesem Temperaturbereich verflüssigen sich Gase. Die Tiefsttemperaturen in der Kryotechnik orientieren sich immer an der Substanz. Sauerstoff wird sich bei Temperatur von -180 Grad Celsius verflüssigen und Helium bei ca. -269 Grad. Kryotechnik wird heute in verschiedenen Sektoren und Branchen eingesetzt. Ein wichtiger Punkt bei der Kryotechnik ist die Überwachung. Bei so tiefen Temperaturen müssen die Geräte und Maschinen überwacht werden.
Einsatzbereiche
Kryotechnik ist für viele Bereiche enorm wichtig. Flüssiger Stickstoff oder Helium werden zum Kühlen in der Industrie eingesetzt. Die Gase lassen sich in einem Dewargefäß sicher transportieren und aufbewahren. Tiefe Temperatur von -180 können leicht erzeugt werden. Mithilfe von Techniken der Druckverminderung können sogar noch tiefere Temperatur unter -270 erreicht werden. Kryotechnik wird in Kernreaktoren zur Kühlung von elektronischen Magneten eingesetzt. Durch Kryotechnik wird in einem Kernreaktor die Sicherheit gewährleistet.
Kryopumpe und Kryobiologie
Weitere Einsatzbereiche sind die Kryopumpe und Verfahrenstechnik. Die Pumpe erzeugt ein Vakuum, um besonders niedrige Temperaturen zu erreichen. Bei der Verfahrenstechnik dreht sich alles um die Herstellung von flüssigen Gasen. Ein weiteres Einsatzgebiet von Kryotechnik ist Kryobiologie. In der Kryobiologie untersuchen Forscher die Auswirkungen von Tiefsttemperaturen auf Lebewesen und Organismen. Sie untersuchen Gewebestrukturen, Organe und Zellen.
In der Wissenschaft wird die Kryotechnik in verschiedenen Bereichen angewandt. Besonders wichtige Bereiche sind die Medizintechnik, Chemieindustrie, Automobilindustrie und die Raumfahrtindustrie. Noch heute wird die Kryotechnik immer weiterentwickelt. In den kommenden Jahren wird es noch mehr Einsatzbereiche dieser außergewöhnlichen Technik geben.
Was sind kryogene Gase und wo kommen sie zum Einsatz?
Kryotechnik wird meistens für kryogene Gase verwendet. Hierbei handelt es sich auch um Industriegase wie z. B. Helium, Wasserstoff, Argon, Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff. Helium können Sie als Normalverbraucher auch im Handel kaufen. Die anderen Gase kryogenen Handel sind für den Handel geeignet. Es gibt verschieden Industriegase:
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- Ein Luftgas wird gewonnen, indem es in unterschiedliche Bauteile zerlegt wird. Argon, Sauerstoff und Stickstoff sind Hauptbestandteile der Atmosphäre auf der Erde. Die Gase werden in der Nahrungsmittelindustrie, in der Medizintechnik und in der Raum- und Luftfahrt eingesetzt. Argon kommt bei Glühbirnen zum Einsatz.
- Radon, Xenon, Krypton, Argon, Neon und Helium sind Edelgase und kommen auch in der Atmosphäre der Erde vor. Das Besondere an diesen Gasen ist, dass sie nur in geringem Ausmaß mit anderen Materialien und Substanzen reagieren. Nur in seltenen Fällen werden Edelgase in der Kryotechnik eingesetzt.
- Wasser wird aus Sauerstoff und Wasserstoff gebildet. Wasserstoff wird als Treibstoff oder für die Energiegewinnung produziert. Das Gas wird auch in der Kryotechnik verwendet.
- In der Nahrungsmittelindustrie wird Kohlendioxid als kryogenes Gas verwendet.
Anwendungsgebiete für kryogene Gase
Außerdem werden diese Gase für folgende Zwecke genutzt:
Nahrungsmittelindustrie
In der Nahrungsmittelindustrie werden kryogene Gase genutzt, damit Lebensmittel transportiert und lange gekühlt werden können. Durch Stickstoff werden die Lebensmittel eingefroren und bleiben dadurch länger haltbar. Bei diesem Prozess entziehen die Gase den Nahrungsmitteln Wärme. Für den heutigen Transport ist Kryotechnik immens wichtig, um leicht verderbliche Lebensmittel auch über einen längeren Zeitraum transportieren zu können.
Automobilindustrie
Im Automobilbau ist Kryotechnik besonders gefragt. Die Technik wird eingesetzt, um einzelne Komponenten innerhalb eines Motors zu schrumpfen. Durch diese Technik lassen sich die Bauteile im Motor einfacher und besser montieren. Nach der Montage werden die Bauteile wieder erwärmt, dehnen sich aus und sitzen besonders fest.
In der Automobilindustrie werden auch elektronische Komponenten mit Kryotechnik getestet. Durch kryogene Gase wird die Funktionalität und die Kältebeständigkeit von einzelnen elektronischen Bauteilen geprüft. In kalten Regionen auf der Erde müssen elektronische Bauteile tiefe Temperaturen standhalten können. Kältebeständigkeit ist für die Sicherheit von besonderer Bedeutung. Elektronische Komponenten müssen auch bei besonders niedrigen Temperaturen funktionieren.
Schiffbauindustrie
Die Kryotechnik wird auch in der Schiffbauindustrie oder auch LNG-Industrie (Liqufied Natural Gas) eingesetzt. LNG gewinnt in der heutigen Zeit immer mehr an Bedeutung. Hierbei handelt es sich um Treibstoff für die Schiffe. Das Gas wird in den Häfen in speziellen Tanks (LNG-Anlage) gelagert. Das LNG-Gas wird in den Tanks bei ca. – 162 Grad Celsius transportiert und gespeichert.
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Wissenschaft und Forschung
Viele wissen nicht, dass Kryogene viel Energie produzieren können. In der Wissenschaft und in der Forschung werden kryogene Gase für die Grundlagenforschung oder physikalische Versuche eingesetzt. Teilchenbeschleuniger können z. B. durch Helium gekühlt werden. Das Gas ist auch bei diesen tiefen Temperaturen nicht leistungsfähig.
Wissenschaftler nutzen Kryotechnik in der Biochemie, um biologische und chemische Proben lagern und einfrieren können. Es gibt spezielle Aufbewahrungsbehälter, in denen diese Proben bei bestimmten Temperaturen dann gelagert werden können.
Medizintechnik
Kryotechnik findet in der Medizin verschiedene Anwendungsgebiete. Die besonders niedrige Temperatur wird in der Medizintechnik zur Behandlung von verschiedenen Krankheiten verwendet. Die niedrigen Temperaturen in den einzelnen Verfahren können helfen, Tumore im Körper zu behandeln. Durch die tiefen Temperaturen werden die Zelldichte und Zellstruktur aufgebrochen.
Weiterhin finden Sie Kryogene in Magneten von MRT-Scannern oder anderen Geräten im MRT. Durch die Kryotechnik wird Helium in MRT-Geräten auf – 268 Grad Celsius heruntergekühlt und es können Bilder von verschiedenen Bereichen des Körpers erzeugt werden. MRT-Geräte arbeiten durch Kryogene zuverlässig und effektiv.
Wasserstoff
Wasserstoff wird immer wichtiger. Es handelt sich um einen sicheren, sauberen und vielseitig einsetzbaren Energieträger. Wasserstoff wird als Rohstoff oder als Treibstoff in der Industrie verwendet. Wenn Wasserstoff verbrennt, entsteht nur Wasserdampf. Das Gas ist ein nachhaltiger Brennstoff und durch den Klimawandel immer wichtiger für die Raum- und Luftfahrt oder die Schiffbauindustrie.
Pharmazie
In der pharmazeutischen Herstellung wird Stickstoff verwendet, um Medikamente zu kühlen oder zu formen. Kryotechnik kann Pillen in die richtige Form bringen.
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Raum- und Luftfahrt
Kryotechnik kommt auch in der Raumfahrtindustrie und in der Luftfahrt zum Einsatz. Typische Einsatzbereiche in der Raum- und Luftfahrt sind Techniken für Raumfahrtzeuge und Satelliten. Flüssiggas kann hier als Treibstoff eingesetzt werden. In der Raumfahrt werden kryogene Gase in verschiedenen wissenschaftlichen Untersuchungen eingesetzt.
Luftzerlegungs-Industrie
Luftzerlegung bedeutet, dass die Luft in einzelne Komponenten zerlegt wird. Die Luft wird aufbereitet und in Edelgase, Argon, Sauerstoff und Stickstoff zerlegt und von der Umgebungsluft getrennt.
Event-Bereich
Im Event-Bereich werden kryogene Gase als Spezialeffekte eingesetzt. Bei musikalischen Acts wird durch die Gase Nebel und Rauch erzeugt. Es gibt auch spezielle Nebelmaschinen, die Sie auf in Clubs und Bars finden können.
