Was ist Kieselgel und warum ist es bei allem, was Sie kaufen, in Packungen enthalten?

In Schuhkartons, Trockenfleischbeuteln und TV-Luftpolsterfolie liegen winzige weiße Päckchen mit der deutlichen Aufschrift „NICHT ESSEN“. Dabei handelt es sich um Kieselgel-Beutel, eine Lösung für Menschen auf der ganzen Welt, die ihre Produkte auf einem perfekten Feuchtigkeitsniveau halten möchten.

Dank der anpassungsfähigen chemischen Struktur der Siliziumdioxidmoleküle im Inneren können die Päckchen bis zu 40 Prozent ihres Gewichts an Feuchtigkeit speichern. Und obwohl die Verpackungen die Art und Weise sind, wie wir am meisten mit Kieselgel interagieren, schleicht sich das Material in eine Reihe von Produkten ein, die Sie vielleicht nie sehen, geschweige denn an Ihre Haustür liefern lassen.

Technisch gesehen handelt es sich bei Kieselgelpaketen um Trockenmittel – die umfassendere Kategorie von Materialien, die Feuchtigkeit aufsaugen. Bentonit-Ton, der aus Vulkanasche gewonnen wird, und andere chemische Formeln wie Kalziumchlorid landen ebenfalls an ähnlichen Stellen wie Kieselgel-Päckchen, und zwar aus demselben Grund: um Wasser von Produkten fernzuhalten, die eigentlich nicht feucht werden sollten.

Obwohl sie gut geschützt zu sein scheinen, sind elektronische Geräte nicht feuchtigkeitsbeständig. Wasser in der Luft dringt zwischen den Nähten der Gehäuse ein und kann direkt durch den Kunststoff aufgenommen werden. Feuchtigkeit dringt auch in Lebensmittelverpackungen ein und beeinträchtigt die Knusprigkeit oder Kaubarkeit eines Snacks, während gleichzeitig die Schimmelbildung gefördert wird.

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Kieselgel-Päckchen wirken, indem sie Feuchtigkeit aufnehmen, wenn zu viel vorhanden ist, und bei zu trockener Luft einen Teil des bereits aufgenommenen Wassers wieder abgeben. Das Gel selbst ist im Wesentlichen eine Mischung aus Wasser und Kieselsäure, dem Hauptbestandteil von Sand. Zusammen ergeben die Inhaltsstoffe Pellets, die bei genauer Betrachtung aus molekularen Netzen bestehen und fast schwammartige Strukturen aufweisen. Es sind die winzigen Lücken zwischen diesen Molekülen, die dafür sorgen, dass das Gel Wasser so gut festhält.

Wasser aus feuchter Luft kondensiert an den festen Teilen des Kieselgels. Die Tröpfchen sammeln sich an und bauen sich langsam so weit auf, dass sie mit wachsenden Feuchtigkeitsablagerungen auf benachbarten Gelmolekülen in Kontakt kommen. Schließlich verschmelzen die beiden. Sabine Leroch und Martin Wendland, beide Ingenieure an der Universität für Bodenkultur Wien, beschreiben den Prozess in einer Arbeit aus dem Jahr 2013: „Flüssiges Wasser bildet in den Hohlräumen Brücken, die die Partikel trennen.“ Die Wassermoleküle halten sich gegenseitig und das Kieselgel fest, während sie die innere Struktur jedes Pellets in einer Packung ausfüllen – sodass sich jeder Beutel trocken anfühlt, selbst wenn er relativ gesättigt ist.

Da Kieselgel an seiner chemischen Struktur kondensiertes Wasser festhält, ist es möglich, den Prozess umzukehren. Hitze ist stark genug, um die relativ schwachen Bindungen zwischen Kieselgel und Wasser aufzubrechen und Feuchtigkeit verdunsten zu lassen. Aus diesem Grund untersuchte ein Team von Ingenieuren an der Technischen Universität Dänemark, ob die Elektronik genug Wärme liefern kann, um Trockenmittel in ihren Kunststoffgehäusen auszutrocknen.

Wenn diese feuchtigkeitssaugenden Zusätze ihre Aufgabe erfüllen, während die Geräte ausgeschaltet sind, kann die von der Technologie im eingeschalteten Zustand erzeugte Wärme möglicherweise die von den Trockenmitteln aufgesaugte Feuchtigkeit entfernen und sie länger funktionsfähig halten, argumentierte das Team. Sie stellten fest, dass Kieselgele möglicherweise nicht optimal auf die Hitze eines elektronischen Geräts reagieren, andere Trockenmittel könnten diesen Trick jedoch bewerkstelligen.

Forscher experimentieren ständig mit Kieselgelpaketen und anderen Trockenmitteln, um herauszufinden, was die Materialien leisten können. Ein Team von Mikrobiologen packte beispielsweise Proben des Streptococcus pneumoniae-Bakteriums in einzelne Päckchen und stellte fest, dass Kieselgel den potenziellen Krankheitserreger während des Transports zwischen Laboren gut am Leben hielt.

Gerne überarbeiten Forscher auch das Silica-Format. Für Szenarien, in denen Hersteller eine dünnere oder stärker verteilte Wasserentfernungstechnologie benötigen, haben Ingenieure dünne Folien und pulverförmige Versionen von Kieselgel entwickelt. Aerogele – Silica-Varianten, bei denen es sich um eine Art festen Schaum handelt – sorgen für eine gute Isolierung in Stiefeln und auf einem Marsrover.

Trotz der Vielseitigkeit von Kieselgel ist die Verwendung als Snack eine Möglichkeit, das Material nicht zu verwenden. Ehrlich gesagt ist Kieselgel ungiftig. Wenn jemand eine Packung verschluckt hat, verursacht der darin enthaltene Inhalt wahrscheinlich keine Krankheit. Das größte Problem ist laut Illinois Poison Center das Ersticken an der Packung selbst. Kinder denken möglicherweise am ehesten, dass diese Päckchen Teil des Essens sind, aber Menschen mit Demenz haben manchmal auch Schwierigkeiten zu erkennen, was gegessen werden sollte und was nicht.

Und für einige andere Trockenmittel, die schädlicher sind, kann dies ein Problem sein – es gibt mindestens einen aufgezeichneten Fall, bei dem eine Person mit Demenz ein Trockenmittel namens Kalziumoxid konsumierte und sich dadurch den Mund chemisch verbrannte. Da es manchmal zu Verwirrung darüber kommen kann, was genau in der Packung enthalten ist, empfiehlt das Arizona Poison and Drug Information Center, für alle Fälle die Giftnotrufzentrale anzurufen, wenn jemand eine Trockenmittelpackung verschluckt.

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