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Web Log Teil 255: 4.11.2011 - 12.11.2011

4.11.2011: Halogene

In meiner locken Reihe über Chemie heute wieder ein Blog. Diesmal geht es um eine Gruppe von Elementen mit ähnlichen Eigenschaften. Der Aufbau des Periodensystems ist ja kein zufälliger. Es wurde so gruppiert, weil Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften untereinander stehen. das kann man bei den Gruppen 3-6 schwerer sehen, weil dort der Unterschied zwischen der ersten Periode sehr ausgeprägt ist, aber bei den Alkalielementen (Gruppe I), Erdalkalielemente (Gruppe II), Edelgasen (Gruppe VIII) und eben den Halogenen ist die Ähnlichkeit in der Chemie sehr ausgeprägt.

Zuerst mal zu den physikalischen Eigenschaften wie im Periodensystem allgemein üblich steigen Schmelz- und Siedepunkte mit jeder Periode an. Fluor und Chlor sind bei Normaltemperatur gasförmig. Brom ist flüssig, Iod ist fest, verdampft aber leicht. Charakteristisch für die Halogene sind nur schwache Bindungen unter den Elementen, was diese relativ niedrigen Schmelz- und Siedepunkte erklärt.

Alle Halogene haben sieben Außenelektronen. Sie benötigen also entweder ein Elektron um ihre Schale zu vollenden oder sie müssen sieben Elektronen abgeben. Gegenüber Elementen die keine so hohe Elektronegativität haben, wie Wasserstoff oder Kohlenstoff sind sie einwertig, gegenüber elektronegativen Elementen sind sie bis zu siebenwertig.

Das Fluor ist das elektronegativste Element überhaupt und daher nur einwertig. Alle Halogene haben eine sehr hohe Affinität zu Wasserstoff. Bei Chlor reicht ein Blitzgerät aus um eine Reaktion zu starten, an deren Ende selbst Kohlenwasserstoffe vollkommen chloriert sind. Fluor greift jede organische Substanz an, umgekehrt ist ein total fluorierter Kohlenwasserstoff wie Teflon (Polytetrafluoräthylen) dann äußerst stabil, weil praktisch kein andere Substanz die Bindung wieder spalten kann. Dies kann nur durch hohe Temperaturen erfolgen. Trotzdem sind Teflonbeschichtungen bis 260°C stabil, eine Temperatur bei andere Kunststoffe sich längst zersetzt hätten. Die Reaktionsfähigkeit nimmt ab, wenn man im Periodensystem nach unten geht. Das ist darin begründet, dass immer nur die Außenelektronen reagieren, aber dies immer weiter vom Atomkern entfernt sind. der Atomradius von Fluor beträgt 147 pm, der von Iod 198 pm. Da elektrische Kräfte zwischen dem positiven Atomkern und den negativ geladenen Elektronen wirken und zudem die inneren Elektronen ein Teil der positiven Ladung "abschirmen" ist so die chemische Reaktionsfähigkeit von Iod kleiner als die von Fluor. Trotzdem ist es noch so reaktiv, dass man es als mildes Desinfektionsmittel heute einsetzt.

Alle Halogene bilden mit Wasserstoff Gase die in Wasser gelöst Säuren ergeben und korrosiv sind, also z.B. Metalle angreifen. Die bekanntesten sind Chlorwasserstoff (wässrige Lösung: Salzsäure) und Fluorwasserstoff (in wässriger Lösung: Flusssäure), die sogar Glas angreift. Mit Sauerstoff bilden alle Halogene Oxide, deren Salze auch wichtige Quellen für die Elemente in der Natur sind. Alle anorganischen Halogenverbindungen sind leicht wasserlöslich, was auch der Grund ist, warum das Meer so salzig ist: Das Natriumchlorid und Kaliumchlorid lösen sich leicht im Wasser. Kalium wird aber von Zeolithen, einer Gesteinsorte recht gut gebunden und so findet man im Meer hauptsächlich Natriumchlorid. Chlorid ist auch eines der häufigsten Elemente, Fluor kommt danach, ist allerdings anders als das Chlor chemisch recht stark gebunden und kommt als Flussspat (Calciumfluorid) vor. Brom und Iod sind recht seltene Elemente. Iod ist Bestandteil der Schilddrüsenhormone Triiodthyronin und Tetraiodthyronin (Tyroxin). Fluor ist Bestandteil des Minerals Calciumapattit, woraus der Zahnschmelz besteht. Metalle werden von den meisten Halogenen angegriffen, wobei allerdings viele Elemente nur an der Oberfläche reagieren und diese Schicht dann das weitere Metall vor Korrosion schützt. In der Natur verbinden sich die meisten Halogene mit den ebenfalls einwertigen Alkalielemente Natrium und vor allem Kalium.

Es gibt in der Natur keine halogenierten organischen Verbindungen. Das verwundert etwas, weil eine Reihe von Ihnen chemisch sehr stabil sind. Teilweise chlorierte organische Verbindungen wurden früher als Lösungsmittel und Kältemittel eingesetzt, stark chlorierte Verbindungen eignen sich als Hydrauliköle oder Schmieröle, die nicht brennen und hochtemperaturstabil sind. Sie sind so stabil, dass sie erst in der Ozonschicht durch UV-Strahlung gespalten werden wobei sie in einer Kettenreaktion die Ozonschicht zerstören. Bromierte und jodierte Verbindungen haben eine Bedeutung in der organischen Chemie als Vorstufen für Syntheseprozesse. Ihre Stabilität ist deutlich geringer als bei den chlorierten Verbindungen.

eine besondere Klasse von Verbindungen sind die polychlorierten Dioxine und Furane. Diese entstehen wie man heute weiß bei vielen Verbrennungsvorgängen in kleiner Menge, unabhängig vom organischen Ausgangsmaterial, so auch bei der Verbrennung von Holz. Sie sind seit dem Chemieunglück von Seveso als Ultragifte bekannt. Das zeigt auch dass chlororganische Verbindungen durchaus stabil sind, denn als Verbrennungsprodukte sind sie energiearme Verbindungen.

6.11.2011: Alkohole

Und schon folgt der nächste Chemieblog. Heute geht es um Alkohole, von denen jeder zumindest einen Vertreter dieser Stoffgruppe kennt, den Trinkalkohol oder Ethanol. Chemisch gesehen sind Alkohole chemische Verbindungen bei denen bei einem Kohlenwasserstoff ein H-Atom durch eine -OH Gruppe ersetzt wird. In der chemischen Nomenklatur erhält der Kohlenwasserstoff die Endung "ol". So wird aus dem Kohlenwasserstoff Ethan der Ethanol  und aus dem Methan das Methanol. Auch zahlreiche Moleküle die wir aus anderem Zusammenhang kennen sind Alkohole, so das Phenol, das Cholesterin, das unter uns Chemikern Cholesterol heißt und das Vitamin-A, das Retinol. (Dafür sagen wir Chemiker zum Benzol, das kein Alkohol ist Benzen).

Technisch stellt man Alkohole meistens durch Addition von Wasser an ungesättigte Kohlenwasserstoffe her. Ein weiterer Weg besteht durch Substitution von Chlor in radikalisch chlorierten Kohlenwasserstoffen. (Siehe mein Blog über Radikalreaktionen). Physikalisch zeichnen sich Alkohole dadurch aus, dass ihre Schmelz- und Siedepunkte erheblich höher als bei den Kohlenwasserstoffen liegen, aus denen sie gebildet sind. Das liegt an der -OH Gruppe. Die OH-Gruppe kann man sich vereinfacht gedacht als eine Hälfte eines Wassermoleküls H-O-H denken. Zwischen einem H-Atom eines Wassermoleküls und dem O-Atom eines anderen gibt es eine gegenseitige Anziehung, da der Sauerstoff die Elektronen stärker anzieht als der Wasserstoff. So ist der Sauerstoff negativ aufgeladen und der Wasserstoff positiv. Durch diese Teilladungen ziehen sich auch Atome anderer Moleküle an und es entsteht eine sogenannte Wasserstoffbrückenbindung. Diese ist nicht so fest wie eine chemische Bindung, aber erheblich stabiler als die Van-Der-Waals Bindung zwischen Kohlenwasserstoffen die durch die Anziehung der Atomkerne auch auf fremde Elektronen herrührt.

Auch die Affinität zu anderen Stoffen verändert sich. Die Moleküle bestehen aus zwei Teilen: einem unpolaren Rest, der Kohlenwasserstoffkette und der -OH Gruppe. Die letzte hat eine hohe Affinität zu Wasser und anderen polaren Stoffen wie ebenfalls Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Der erste Teil dagegen zu unpolaren Molekülen wie Kohlenwasserstoffen. Je nachdem wie groß beide Molekülteile sind, desto unterschiedlich sind die Eigenschaften. Ethanol ist z.B. durch die kleine Kette von nur zwei C-Atomen sehr polar und hat nur eine geringe Affinität zu Kohlenwasserstoffen, mischt sich aber in jedem Verhältnis mit Wasser. t-Butylalkohol mit 4 C-Atomen liegt in den Eigenschaften zwischen Wasser und Benzin und Wachse, das sind Alkohole mit 16 bis 22 C-Atomen, sind von Kohlenwasserstoffen nicht mehr im Verhalten zu unterscheiden. So haben einige Alkohole eine wichtige Bedeutung als Lösungsmittel wie der Isopropylalkohol. Befinden sich mehrere Alkoholgruppen im Molekül, so sind sie stark wasserlöslich und haben einen hohen Bereich in dem sie flüssig sind. Glykol und Glycerin (mit zwei bzw. drei OH-Gruppen je eine pro C-Atom, werden so als Frostschutzmittel eingesetzt. Auch Kohlenhydrate enthalten Alkoholgruppen. Die wichtigsten Einfachzucker wie Glucose und Fructose 5 OH-Gruppen auf 6 C-Atome sind sind dann schon kristallin. Auch der Süßgeschmack scheint durch die vielen OH-Gruppen zustande zu kommen, denn auch Glykol und Glycerin schmecken süß (und wurden so schon zur Weinpanscherei verwendet).

Chemisch wichtig ist, dass die OH-Gruppe leicht reagieren kann. So reagiert Natrium mit Ethanol genauso wie mit Wasser und schon milde Oxidationsmittel oxidieren sie zu einer Aldehyd- bzw. Ketogruppe (je nachdem ob sie sich am Molekülende oder in der Mitte befindet. Nur Alkohole die beim benachbarten Kohlenstoffatom kein Wasserstoffatom haben sind vor Oxidation geschützt. Sie können das mal ausprobieren. Ein Kupferpfennig der schon oxidiert ist wird in Schnaps eingelegt wieder blank. Von Bedeutung sind einige höhere Alkohole auch Charakterkomponenten in alkoholischen Getränken.

Ich will hier nicht über die Wirkung von Ethanol referieren, weil ich denke, dass ist allgemein bekannt, aber um den Alkoholabbau im menschlichen Körper. Er verläuft über die Oxidation zu Acteldehyd und dann zu Acetyl-Coenzym-A, das in den Zitronensäurezyklus eingebracht wird, einen zentralen Stoffwechselkreislauf des Körpers. Der langsamste Schritt ist dabei der erste. Der Abbau findet fast ausschließlich in der Leber statt. Der Acetaldehyd ist giftig. Er kann sich anreichern, wenn andere Substrate um dasselbe Enzym konkurrieren, z.B. Medikamente oder biogene Amine, bzw. selbst die kurzzeitig vorhandene Menge ist gefährlich, wenn sie dauernd vorhanden ist, weil die Leber viel Alkohol abbauen muss. Sie hat dann auch Problem das Acetyl-Co in Stoffwechselkreisläufe einzuschleusen weil die Leber gar nicht so viel Energie benötigt, wie der Alkohol beim Abbau erzeugt. Sie verknüpft dann das Acetyl-Coa zu Fettsäuren und es kommt zur Fettleber. Immerhin ist ein Großteil der Menschehit genetisch genützt Ethanol schnell abzubauen - das ist durchaus nicht selbstverständlich, denn die Abbaurate für andere Alkohole ist viel geringer und bestimmte Bevölkerungsgruppen wie Asiaten und Indianer haben eine geringere Aktivität der Alkoholdehydrogenase.

Bei anderen Alkoholen können andere noch giftigere Stoffwechselzwischenprodukte entstehen. So kann Methanol nicht nur in der Leber abgebaut werden, sondern in jeder Zelle. Der beim Abbau entstehende Formaldehyd führt zur Zerstörung der Retina und so zur Erblindung. Methanol entsteht beim Vergären der Pektine, so enthält Cidre relativ hohe Mengen. Wenn beim Schwarzbrennern der Vorlauf nicht abgetrennt wird (der den niedrig siedenden Methanol enthält) so gibt es oft Vergiftungen. Der Kater nach dem Alkoholgenuss wird auch auf höhere Alkohole zurückgeführt, da der Körper zuerst den Ethanol abbaut und diese noch besser fettlöslichen Alkohole daher lange in der Blutbahn zirkulieren.

8.11.2011: Tödliches Silikon

Gestern hat die US-Gesundheitsorganisation HHS ein förmliches Verbot für Silikon bei plastischen Operationen ausgesprochen. Restbestände dürfen noch bis zum 1.1.2012 "verbraucht" werden. Überrascht hat dies niemanden, weil die HHS aber auch andere Organisationen schon früher vor Silikon gewarnt hatten, doch diesmal erstaunte das absolute Verbot. Es gab wegen der Gefahr von Performationen ja schon immer Bedenken gegen Silikon, aber die Alternative Kochsalzlösung konnte sich nur begrenzt bei Brust-Ops durchsetzen. Silikon ist formbar, damit sind auch Implantate wie "Six-Packs" möglich und es kann sogar unterspritzt werden, was bei kleineren kosmetischen Eingriffen ausgenutzt wurde. So schien es nicht in der Schönheitschirurgie verzichtbar.

Fast zeitgleich veröffentlichte jedoch Wikileaks was wirklich hinter der Sache steckt.

Alles fing vor einigen Jahren an, als man bei Operationen, bei denen Implantate ausgetauscht wurden, bei vielen eine hauchdünne Silberschicht auf den Implantaten entdeckte. Die Silberschicht war nur wenige Atomlagen stark und manchmal nur unter günstigen Lichtbedingungen sichtbar. Silber ist eines der Elemente, die für den Körper keinerlei Bedeutung haben, weder als Schadstoff noch ist es essentiell. Versuche mit Ratten zeigten auch, das Silikon offensichtlich durch seine chemische Struktur Silber aus der Nahrung bindet und es sich dann auf der Oberfläche ablagert. Weitere Versuche zeigten, dass dies keinen Einfluss auf die Ratten hatte. Die HHS gab einen Hinweis an die Operateure und Hersteller aus, doch auch neue Beschichtungen und Hüllmaterialien schienen das Phänomen nicht zum Verschwinden zu bringen.

Trotzdem gingen die Untersuchungen an entfernten Implantaten weiter und bei zahlreichen wurden bei mikroskopischen Untersuchungen Veränderungen wie Erosionen, Aufrauhungen etc. festgestellt, wobei aber die Silberschicht nie beschädigt war. Auswertungen des Krebsregisters konnten allerdings einen Anstieg der Krebsrate bei Personen mit Silikonimplantaten feststellen und es wurde vermutet, dass dies mit den Erosionen zusammenhängt und sich dort organische Silikonverbindungen bildeten, die ins Blut abgegeben werden und dann Krebs auslösten. Organische Silikonverbindungen sind im Tierversuch starke Cancerogene.

Doch wiederum waren Kontrollversuche mit Ratten negativ. Bewegung kam durch den Fall einer Patientin, die an Brustkrebs starb und zahlreiche Metastasen in der Lymphe hatte. Alle Tumore waren auf der rechten Körperhälfte und sie fiel im Krankenhaus durch ihr Verhalten auf: Sie telefonierte sehr viel mit ihrem Handy - das sie in der rechten Hand hielt. Das Brustimplantat auf der rechten Seite war auch stark angegriffen, das auf der linken Seite fast unverändert. Konnte die Handystrahlung, die ja schon früher als krebserregend eingestuft wurde, daran schuld sein?

Diesmal wich man auf Zellkulturversuche mit schon vorliegenden Implantaten aus und nicht den Tierversuch und es zeigte sich, dass sowohl Erosionserscheinungen wie auch die Krebsbildungsrate anstieg sobald eine Silberschicht von mehr als 5 cm Durchmesser vorlag. (Unabhängig von deren Stärke) 5 cm sind ein Drittel der Wellenlänge von UMTS und GSM 1800. Die Bildungsrate stieg weiter an, wenn 10 cm überschritten wurde - das ist ein Drittel der Wellenlänge von GSM-900. Nun wurde klar wie die Silberschicht wirkt - als Antenne. Die dadurch aktivierten Silberatome katalysieren dann den Zerfall des Silikons sowie die Bildung toxischer Stoffe und werden dabei nicht verbraucht. Es wurde auch klar warum es bei Ratten nie Befunde gab, denn diese waren zu klein für so große Implantate. Als man den Tierversuch mit Kaninchen und Schweinen fortsetzte konnte man auch dort Tumoren induzieren.

Offen war nur woher das Silber kommt. Silber kommt in der Nahrung kaum vor. Zuerst wurde vermutet, dass es durch die Haut aus Silberschmuck aufgenommen wurde, doch eine Befragung der Hinterbliebenen konnte keinen Zusammenhang mit dem Tragen von Schmuck nachweisen. Auch gab es inzwischen männliche Todesopfer die keinen Schmuck trugen. Die HHS verschickte nun an die Krankenhäuser intensive Fragebögen und rief zur Protokollierung der Nahrung aller Krebspatienten mit kosmetischen Operationen auf. Die Auswertung dieser Fragebögen brachte schließlich die Ursache zustande: Alle Patienten gaben an, chinesisch zu essen. Proben in chinesischen Restaurants ergaben dann auch einen geringen Silbergehalt von 0,1 mg/kg im Essen. Diese Menge ist beim Gesunden völlig harmlos, akkumuliert sich aber bei Personen die Implantate haben, an der Oberfläche. Seltsamerweise völlig negativ war die Kontrolle der Eingangssubstanzen und auch aus China importierte Produkte waren weitgehend frei von Silber. Die Suche nach einer nur in Amerika vorkommenden Silberbelastung von Substanzen gestaltete sich schwierig, bis man als man ein Chinarestaurant wegen hygienischer Zustände schließen musste. Zur Bekämpfung des Ungeziefers musste es ganz geräumt werden und schließlich fanden sich in einer Ecke des Lagerraums versteckt eine Packung Silbernitrat zusammen mit Anweisungen, wie es in das Essen zu mischen ist. Die HHS ist sich sicher, dass aufgrund der landesweiten Versorgung von China Restaurants dahinter die chinesische Regierung steckt. Offen ist noch das Motiv: wollte man das US-.Gesundheitssystem zum Kollaps bringen, einen größeren Teil der Bevölkerung ausrotten (zirka 30% der US-Amerikaner sollen schon Silikonimplantate haben)? In jedem Falle scheint es von langer Hand geplant sein, da es Jahre dauert, bis sich die nötige Silbermenge akkumuliert und ausgeklügelt geplant worden sein. Überprüfungen der Konten zeigten auch das die Besitzer von Chinarestaurants dafür bezahlt wurden und sie weitere Zahlungen erhielten um das Essen möglichst billig anzubieten, um viele Kunden anzulocken. Die HHS rechnet mit einem zweistelligen Milliardenbetrag der so pro Jahr für diese Operation aufgebracht wird und diese Summe kann nur die chinesische Regierung aufbringen.

Die neuen Erkenntnisse haben auch die Bundesregierung erreicht. Bundesgesundheitsminister Daniel Bahr will die Zulassung von Silikonpräparaten überprüfen. Ilse Aigner will Proben in allen Chinarestaurants und Imbisse nehmen lassen und Familienministerin Kristina Schröder sagte nächste Woche alle Termine wegen eines dringenden Op-Termins ab. Es wir damit gerechnet dass auch in Deutschland eine Warnung folgt, wonach Besitzer von Silikonimplantate chinesisches Essen meiden sollen.

10.11.2011: Der Jo-Jo Effekt

Unter dem Jo-Jo Effekt versteht man, dass nach einer Diät das ursprüngliche Gewicht wieder weitgehend erreicht wird, ja wenn man einigen Fernsehmagazinen glauben darf, soll es sogar Beispiele geben wo die Personen nach der Diät wieder dicker als zuvor waren. Glaubt man manchen Propheten, so soll dieser Effekt unumgänglich sein.

Nun eines ist sicher. Eine Diät bedeutet für den Körper eine Mangelsituation. Es gibt außer den energieliefernden Prozessen auch sogenannte Leerlaufzyklen, welche Nährstoffe abbauen, aber keine nutzbare Energie erzeugen. Es wird nur Wärme produziert. Derartige Zyklen können bis zu 500 kcal pro Tag ausmachen. Wenn der Körper mit einem Mangel  konfrontiert ist, dann kann er diese Leerlaufzyklen reduzieren. Darüber hinaus sind die Verluste bei der Nahrungsaufnahme und Verarbeitung geringer wenn man weniger ist. Diese Mechanismen sorgen dafür, dass man beim Abnehmen möglichst wenig Energie verbraucht, was auch bewirkt dass es schwerer ist abzunehmen als zuzunehmen.

Wenn nun die Diät zu Ende ist und die Energiezufuhr wieder auf das normale Maß steigt, dann ist es klar, dass durch diese "Sparmaßmahmen" des Körpers man eine Zeitlang mehr Energie aufnimmt als man braucht und wieder zunimmt. Doch sollte sich das nach einigen Wochen normalisieren.

Warum bei vielen trotzdem der Jo-Jo Effekt so berüchtigt ist? Weil sie eine falsche Vorstellung haben, wie das mit der Diät läuft. Ich glaube bei vielen ist es so, dass man eine Diät wie früher eine Kur ansieht. Also bei einer Kur geht man für einige Wochen in eine Kurgegend, trinkt dann viel Wasser, isst wenig und nur "Gesundes", bekommt dann noch Anwendungen und dann geht man gesünder und mit neuer Kraft in den Alltag, der sich nicht verändert hat. So halten es diese Personen auch mit der Diät. Da halte ich mich nun einige Wochen, Monate im Zaum, nehme ab und dann geht es weiter wie bisher. Und das bedeutet eben, wie bisher mehr essen als man als Energie benötigt oder eben Dinge die nicht richtig sättigen. Ja manche essen eben noch mehr davon, denn nun hat man verzichten müssen und dass muss man doch nachholen. Dann muss man sich auch nicht wundern wenn sich das alte Gewicht wieder einstellt.

Die Essenz zur Vermeidung des Jo-Jo Effekts ist die Ernährungsumstellung. Es gibt ja von der DGE die offiziellen Ernährungsempfehlungen. Sie können eine Richtschnur sein. Das Problem ist aber, dass sie wahrscheinlich mit dem Essverhalten der meisten, die übergewichtig sind, kollidieren. Also wer ihnen folgt wird wahrscheinlich nicht übergewichtig sein, weil dort energiereiche und stark verarbeitete Nahrungsmittel, die nur wenig sättigen, nur in kleinen Mengen erlaubt sind. Ich denke man muss einen Kompromiss finden, zwischen eigenem Essverhalten (was man mag) und den Empfehlungen.

Dazu mal, weil ich anders als viele Ernährungsexperten auch mal selbst abgenommen habe, einige persönliche Bemerkungen. Ich habe vom Juli 2006 bis Juli 2007 innerhalb eines Jahrs rund 33 kg abgenommen (von knapp 106 auf unter 72 kg). Danach schlug dann das, was ich schon oben beschrieb zu - in der Adaptationsphase für den normalen Stoffwechsel legt man wieder etwas von dem verlorenen Gewicht zu und innerhalb von wenigen Monaten war ich dann bei einem Gewicht von 74-75 kg. Das ist dann seither wieder langsam gestiegen, mit einer Rate von 1 kg/Jahr. In diesem Frühjahr dieses Jahres war ich dann so um die 78 kg und ich habe zwischen Juni und September wieder etwas abgenommen auf nun rund 72 kg.

Was ich gemacht habe war meine Ernährung moderat umzustellen. Das bedeutet nach der ersten Diät habe ich den Süßigkeitenkonsum stark reduziert. Kuchen gibt es nur selten, auch zum Kaffee nur wenig anstatt wie früher mehr zu essen. Ich höre auf meinen Körper und esse niemals so viel, dass sich ein Gefühl der Trägheit einstellt und wenn es geht, nehme ich im Wirtshaus die kleinen Portionen. Was ich nicht gemacht habe, war fundamental die Ernährung umzustellen. Ich esse etwas mehr Obst als früher, morgens nun auch Marmeladenbrötchen anstatt wie früher Wurst. Im wesentlichen spare ich an der Menge und an Süßigkeiten.

Nun nach der zweiten Diät ist die Frage wie ich dies noch verbessern kann. Also bei Süßigkeiten nur recht wenig. So eine Tafel Schokolade brauche ich in der Woche. Ich kann gut auf Kekse, Kuchen, Chips oder Knabbereien verzichten, aber Schokolade muss sein. Die DGE Empfehlungen von 5 x Obst/Gemüse am Tag finde ich auch schwierig umzusetzen. Also Gemüse zum Mittagessen, 1-2 mal Obst zwischendurch das ist in Ordnung. Aber zum Frühstück gehören bei mir eben Brötchen oder Brot und nicht Müsli mit Äpfeln und außer Bananen kann ich auch schlecht Obst zum Kaffee nehmen. Dasselbe gilt für die Empfehlung viel Vollkornprodukte zu essen. Einmal am Tag ist okay, doch komme ich dann schon in die Bredouille, dass ich der einzige bin, der Vollkornbrot mag. An einem Vollkornbrot esse ich also eine Woche lang und dass ist selbst wenn ich die Hälfte einfriere, zu lange, dann will ich wieder etwas anders. Was ich jetzt gemacht habe, war über den Schatten zu springen und Sachen wegzuwerfen. Ich weiß viele haben da keine Probleme damit, aber ich bin irgendwie geprägt davon, dass man Essen nicht wegwirft. Das hat mir meine Oma als Kind beigebracht, die noch Zeiten miterlebt hat, als es nicht alles im Überfluss gab. Also morgens eben nicht zwei Brötchen essen sondern nur eineinhalb und die Hälfte dann eben wegwerfen.

Essentiell ist auch, dass man den Energieverbrauch erhöht. Ich habe bei der Diät mit dem Schwimmen angefangen und das beibehalten. Nun habe ich mal angefangen mehr zu gehen (nicht joggen). Ich habe es da relativ einfach weil direkt neben meinem Haus ein Trampelpfad ins Neckartal beginnt, wo man nach einer Viertelstunde am Tal ankommt und dann 80 Höhenmeter wieder hochlaufen muss. Dafür brauche etwas mehr als eine halbe Stunde und dass mache ich nun zusätzlich an den Tagen, an denen ich nicht schwimme. Mal sehen wie das im Winter wird, weil dann die Strecke und allgemein Fußgängerwege nicht geräumt werden.

Zusammenfassend: Man muss sehen wie man seine Ernährung anpasst so, dass man noch damit glücklich ist und wie man mehr Energie verbraucht mit einer Sportart die einem liegt.

Also der Jo-Jo Effekt ist nicht unausweichlich. Er ist vielmehr eine Umschreibung für "Ich will mich nicht ändern". Und wer sich nicht ändern will, der braucht sich nicht beschweren wenn die ganze Diät für die Katz war.

12.11.2011: Macht nur weiter wie bisher ...

Kennen sie das Lieblingszitat von Joachim Bublath? Selbst Switch hat es gut herausgearbeitet: "Ein Ergebnis der modernen Weltraumforschung ....". Ja Raumfahrt ist hipp, Raumfahrt steht an der Spitze des Fortschritts. Heute erfunden, morgen in der nächsten Raumsonde. Manche glauben es sogar, so unsere Kanzlerin Frau Merkel, die bei der Übergabe von Columbus doch meinte, der Raumfahrt verdanken wir den CD-Spieler.

Hah! Weit gefehlt. Keine andere Branche ist so konservativ. Seit 10 Jahren testet die NASA den Einsatz des Ka-Bandes bei Raumsonden. Bei gleicher Sendeleistung und gleichen Antennen ist es fähig 4,3 mal mehr Daten als das X-Band zu übertragen. Routineeinsatz? Fehlanzeige. Oder mein Lieblingsthema Ionenantriebe. Seit Mitte der sechziger Jahre erprobt und bis heute Nischenlösungen, dabei könnten sie bei dem Brot- und Butterorbit dem geostationären Orbit glatt die Nutzlast verdoppeln und noch mehr Treibstoff bei dem betrieb einsparen.

Wohin man schaut, überall derselbe Konservatismus. Curiosity startet 2011 mit 2 MPixel Kameras und fester Brennweite - es waren mal welche mit Zoomfunktionen geplant, doch das war der NASA zu riskant. Selbst als Malin Space sie auf eigene Rechnung entwickelte, waren sie der NASA noch nicht ausgereift genug.

Die Spitze ist das Vorhaben, dass derzeit die kanadische Firma MDA vorantreibt. Sie will Kommunikationssatelliten im geostationären Orbit neu befüllen. Zur Erklärung. Die Lebensdauer eines Kommunikationssatelliten ist heute durch zwei Dinge begrenzt, wenn es kein unvorhersehbares Ereignis wie einen Strahlensturm gibt: Die Leistung der Solarzellen und vom Treibstoff. Die Solarzellen verlieren laufend an Leistung, doch das ist noch gut abfederbar, wenn man anstatt alle Transponder zu betreiben eben einige abschaltet. Der Gewinn ist natürlich kleiner, aber der Satellit kann weiter arbeiten. Problematischer ist der Treibstoffvorrat. Es wird laufend Treibstoff benötigt um den Satelliten auf Position zu halten. Das Gravitationsfeld der Erde ist nicht gleichmäßig. Es gibt "Dellen" und "Hügel" und wie Wasser in Dellen fließt, neigen auch Kommunikationssatelliten ihre Plätze zu verlassen, was nicht so toll, ist wenn einige Millionen Konsumenten ihre Schüsseln auf sie ausgerichtet haben. Heute bestehen manche Kommunikationssatelliten beim Start zu fast 2/3 aus Treibstoff. Den größten Teil davon (rund 40% des Startgewichts) brauchen sie um den geostationären Orbit zu erreichen. Der Rest für die Aufrechterhaltung der Position im Orbit und die räumliche Lage. So müssen ab und an die Drallräder entsättigt werden und der Impuls dann durch Zündungen kompensiert werden. Gut befüllt erreichen heute Kommunikationssatelliten Betriebsdauern von 12 bis 15 Jahren.

Also wenn es gelingt, den Treibstoffverbrauch zu senken oder einen effektiveren Treibstoff zu nutzen, so wäre dies sehr hilfreich. So wären gerade Kommunikationssatelliten die idealen Kandidaten für Ionentriebwerke, die inzwischen auch die Hersteller im Angebot haben (SNECMA das PPS-1350, Boeing das NSTAR-100). Doch der Einsatz geschieht nur zögerlich. Noch 2000 war der Einsatz auf Artemis "experimentell". Ja man muss schon einige Jahrzehnte rumexperimentieren, bis man richtig sicher ist. Artemis wurde durch die Triebwerke übrigens gerettet und anstatt nach der Rettung prognostizierter 5 Jahren arbeitet er immer noch ....

Dann gab es vor einigen Jahren die Idee ein Ionenantriebsmodul mit Ariane 5 als Sekundärnutzlast zu starten. Das wurde sogar im ESA Journal vorgestellt. Es hätte sich in der Düse des Kommunikationssatelliten festgekrallt und dann die Steuerung für ihn übernommen. Wie ich denke eine gute Idee. Es wäre praktikabel und durchführbar gewesen. Man verbindet die Effizienz eines Ionenantriebs mit der Möglichkeit von Ariane mittelgroße Sekundärnutzlasten zu transportieren. Doch auch davon hat man nichts mehr gehört.

Nun hat wohl der Konservatismus erneut gesiegt. Die Firma MDA Corp., dem einen oder anderen bekannt als der erste kommerzielle Kunde von SpaceX (und das schon seit 6 Jahren, sie sind echt geduldig...) will Kommunikationssatelliten (erster Kunde soll Intelsat sein) im Orbit nachfüllen. Ja sie haben richtig gelesen. Also ob es prinzipiell geht, könnten die Leser von EADS beantworten, die es hier auch gibt. Ich kenne mich da nicht so aus. Es wird sicher schwieriger zu sein als die recht große Düse festzukrallen. Der Tankstutzen wird nicht einfach zu treffen sein. Es gibt keine Kopplungsmöglichkeit wie bei der ISS  wo ja auch nachgetankt wird. Dann muss es gegen den Innendruck erfolgen und der muss auch nach dem Tanken noch gewährleistet sein (das Druckgas Helium wird man nicht nachfüllen können, was auch ein Manko ist). Also es gibt schon technisch einige "Wenns" und "Wie".

Aber ich denke primär an den enormen Aufwand. Die Firma will mit einem konventionellen Start Treibstoff in den geostationären Orbit bringen. Da bleibt schon mal nicht viel übrig. Geplant war ein Start mit der Proton, da kommen im geostationären Orbit von 6000 kg im Übergangsorbit noch 3600 kg an. Die Nachfüllvorrichtung, aber auch das Gefährt drumherum wird etwas wiegen. Das Triebwerk und Tanks für den Treibstoff auch. Vielleicht bleiben dann noch 2000 kg Treibstoff zum Nachfüllen übrig. Und dafür ein eigener Start? Man fasst es nicht. Selbst wenn ich das Geschäftsmodell habe, Kommunikationssatelliten nachzufüllen, weil die Kunden keine Ionentriebwerke wollen, so kann mich dass doch nicht mich hindern den Treibstoff mit einem Ionenantrieb in den Orbit zu bringen. Zeit genug habe ich ja. Die Proton transportiert rund 20 t in eine Leo-bahn und man wird nur etwas mehr als 2 t davon brauchen um den geostationären Orbit zu erreichen. Selbst bei großzügigen Systemen für die Stromversorgung, Struktur, Triebwerken und Tanks kann man mit 8-10 t Treibstoff zum Nachfüllen rechnen, anstatt mit 2 t.

Aber darum scheint es nicht zu gehen, sondern um Subventionen, denn erst kürzlich verlautbarte MDA dass sie nun erwägen mit einer US-Rakete zu starten um US-Aufträge abzugreifen. Es soll ja auch noch andere Satelliten im GEO-Orbit geben die man nachfüllen kann und die sind noch erheblich teurer als Kommunikationssatelliten. Mich wundert nur das SpaceX noch keinen Whale-Tanker anbietet oder die Refülling-Dragon ... Aber das kommt sicher noch nächstes Jahr....

Auch sonst gibt es noch Konservatismus. EADS Bremen konstruiert derzeit die massivsten Oberstufen der Raumfahrtgeschichte. Verwendung von Composite Materialen, Lithium-Aluminiumlegierungen oder Innendruckstabilisierung? No, da scheint man die alten V-2 Pläne ausgegraben zu haben. Mich würde nicht wundern, wenn man nach der Rückbesinnung auf LOX/Kerosin bei vielen neuen Trägern als nächstes wieder auf Schießpulver zurückgreift...

5.11.2011: Einmal ein Exempel statuieren

Wisst ihr woher der Ausdruck "dezimieren" kommt? Wenn bei der römischen Armee es eine Rebellion gab und man diese niederschlagen konnte, dann wurde die Legion dezimiert: Die Legionäre zogen nacheinander Steinchen aus einer Urne und jedes zehnte war schwarz, die anderen weiß. Und wer ein schwarzes Steinchen zog wurde hingerichtet.

Das hat die Disziplin bei den Überlebenden enorm erhöht. Nun hat Europa einige Länder die nahe des Staatsbankrotts sind und bei einigen gibt es doch ziemlich Zweifel daran, dass sie was anderes tun außer auf noch mehr Geld von den anderen Mitgliedsländern zu warten. Griechenland ist seit 2 Jahren in der Situation das es am "Rettungsschirm" hängt und bisher wenig gemacht. Wenig privatisiert, wenig Personal abgebaut, wenig gespart. Und nun nur wenige Wochen, nachdem sie erneut Geld bekommen haben, dieser Vorstoß wegen der Volksabstimmung. Die wurde zwar nun schon wieder nach einem Tag zurückgezogen. Aber ich denke es ist genug. Ja nehmen wir mal Griechenland um ein Exempel zu statuieren, dass vielleicht bedeutend größere Länder wie Italien und Spanien zu echtem Sparen animiert. Raus mit Griechenland aus der Eurozone, und wenn man gerade dran ist auch aus der EU. Sollen sie bankrott gehen, die Drachme wieder einführen oder vielleicht die Hälfte des Landes an die Türken verkaufen, denen es ja blendend geht - nicht mehr unser Problem. Wer nichts tut und wer sich so für weitere Hilfen "bedankt" soll seinen Kram alleine erledigen.


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