Pinguïn geeft mogelijk antwoord op dreiging van ijsvorming in autoverkeer en luchtvaart

Pinguïns kunnen mogelijk het antwoord bieden op het probleem van ijsvorming, een situatie die een grote bedreiging kan vormen voor onder meer het autoverkeer en de luchtvaart. Dat is de conclusie van een onderzoek van wetenschappers van het Biomimetic Surface Engineering Laboratory aan de McGill University in de Canadese stad Montreal, gebaseerd op de studie van een populatie ezelspinguïns in het Montréal Biodome, waar aan verschillende ecosystemen aandacht wordt besteed.

“De opeenhoping van ijs is niet alleen een ergernis en gevaar, maar er moeten ook enorme inspanningen worden geleverd om het probleem te verwijderen”, beklemtonen de onderzoekers Anne-Marie Kietzig en Michael John Wood.

Natuur

“Een verwijdering van ijs vergt, afhankelijk van de situatie, een mechanische, thermische of chemische actie”, werpen de wetenschappers op. “Al deze methodes zijn noodzakelijk om fatale defecten aan de infrastructuur of zware ongevallen te voorkomen, maar deze technieken zijn niet duurzaam. Ze vergen immers de inzet van enorme hoeveelheden energie of schadelijke chemicaliën.”

Om het probleem aan te pakken, hebben onderzoekers de voorbije decennia gepoogd op passieve technologieën tegen ijsvorming te ontwikkelen. Daarbij werd vooral gezocht naar oppervlaktes waarop zich geen ijs zou kunnen vormen of een verwijdering op een gemakkelijke en vlotte manier zou kunnen worden aangepakt.

“De natuur hanteert echter een andere aanpak om het probleem op te lossen, zonder de inzet van chemie of enorme hoeveelheden energie”, zeggen Kietzig en Wood. “Een voorbeeld daarvan is de pinguïn. Men heeft nog nooit een pinguïn met een grote ijskorst op zijn verenkleed kunnen fotograferen, hoewel het dier in een bijzonder koude omgeving leeft en in wateren met extreem lage temperaturen zwemmen en jagen.”

“Uit een analyse blijkt echter dat het verenkleed van de pinguïn over karakteristieken beschikt waardoor zowel water als ijs worden afgestoten. Vastgesteld werd dat dit effect te danken is aan de structuur van de veren van het dier. Dit opent dat mogelijkheid dat de oplossing ook voor andere oppervlaktes zou kunnen worden gebruikt.”

Oplossingen

Wanneer een textiel van roestvrij stalen gaasdoeken volgens de structuur van de veren van de pinguïn werd vervaardigd, bleek de aanhechting van ijs ongeveer 95 procent minder groot dan bij een gepolijst glad monolithisch oppervlak.”

“Deze extreem goede ijsafstotende capaciteiten kunnen worden toegeschreven aan de vorm van de poriën in de microstructuur, waarvan de openingen kleiner zijn dan de eigenlijke lege ruimte binnen de porie”, verduidelijken Kietzig en Wood.

“Deze poriën worden eerst afgesloten door aangroeiend ijs, waardoor het nog vloeibare water binnenin wordt ingesloten. Dat ingesloten water bevriest langzaam in vergelijking met het water aan de buitenkant.”

“Het water dat in de afgesloten ruimte bevriest, kan met ongeveer 9 procent uitzetten, waardoor uiteindelijk in alle poriën van het materiaal scheuren ontstaan. Deze scheuren zorgen ervoor dat het opgebouwde ijs gemakkelijk kan worden verwijderd.”

“Deze vaststelling biedt potentiële nieuwe oplossingen voor het ijsvrij maken van cruciale oppervlaktes”, stippen de onderzoekers nog aan. “Het is duidelijk dat meer onderzoek noodzakelijk zal zijn voordat kritieke infrastructuur zoals vliegtuigen of elektriciteitsleidingen uitsluitend op dergelijke oplossingen voor ontijzing kunnen vertrouwen.”

“Voor minder kritieke toepassingen, zoals straatnaamborden, kunnen deze oplossingen al binnen afzienbare tijd naast de traditionele actieve verwarmingssystemen worden ingezet. Dit kan ons in staat stellen de stabiliteit op lange termijn, samen met de kosten voor installatie en onderhoud, van dergelijke oppervlakte te onderzoeken.”

Meer
Markten
Mijn Volglijst
Markten
BEL20