Zeolith und Detox - Taugen Klinoptilolith und Co zum Entgiften?

Im ersten Beitrag über Zeolith – besser Zeolithe, denn es handelt sich um eine ganze Familie von Stoffen – habe ich euch diese ganz besonderen Steine als Wasserenthärter, Spülmaschinentrockner und Rohstoff für Katzenstreu vorgestellt. Die Zeolithe bestehen aus einem festen Ionengitter aus Silizium- und Aluminiumionen, das negativ geladen ist (je grösser der Aluminiumanteil ist, desto mehr). Dieses Gitter enthält relativ grosse Aussparungen, regelrechte “Poren”. In diesen Poren können Wassermoleküle und positiv geladene Ionen (Kationen) angelagert werden. So ist gewährleistet, dass der Zeolith als Ganzes nicht elektrisch geladen ist.

So können Zeolithe mit grossem Aluminiumanteil ( Silizium : Aluminium = 1:1 gilt als gross!) nicht nur viel Wasser aufnehmen, sondern auch als Ionenaustauscher herhalten: Wenn im Wasser ausserhalb des Kristalls Kationen sind, die dem Zeolith besser “passen”, werden diese Ionen in den Poren angelagert und die ursprünglichen dafür freigesetzt. Da der in Waschmitteln eingesetzte synthetische Zeolith A Calcium-Ionen lieber bindet als Natrium-Ionen, kann er das Waschwasser “enthärten”, indem er die Calcium-Ionen daraus aufnimmt und dafür Natrium-Ionen abgibt.

Die “Schwamm-Wirkung” der Zeolithe führt schnell zu weiteren Anwendungs-Ideen. Warum nicht auch Sachen aufsaugen, die nicht nur lästig, sondern wirklich gefährlich sind?

Zeolith und “Detox” – Wie sinnvoll ist die “Entgiftung” mit den saugfähigen Steinen?

Zu den Metall-Kationen, die es sich gern im Zeolith-Gitter gemütlich machen, gehören zum Beispiel auch Cäsium- (Cs+ ) und Strontium-(Sr2+) Ionen. Deren radioaktive Vertreter entstehen als Nebenprodukte in Kernreaktoren und können bei Lecks oder gar einem Reaktorunglück zum Problem werden. So wurden schon nach der Katastrophe von Tschernobyl Zeolithe verwendet, um solche radioaktiven Ionen aus verseuchtem Wasser zu filtern (näheres dazu hier).

Könnte man das nicht nutzen, um – nicht nur radioaktive – Schwermetalle und andere Schadstoffe aus unserem Körper zu entfernen? Mit Hilfe von natürlich vorkommenden Steinen?

So zumindest lautet die Idee verschiedener Hersteller von Nahrungsergänzungsmitteln und ihrer Anhänger.

Was Detox-Zeolithe tun sollen

Produktbeschreibungen für Detox-Kuren mit “Zeolith” offenbaren eine ganze Palette von Wirkungen. Allen voran steht eine “Reduzierung der Ammonium- und Schwermetallbelastung des Körpers”, indem es “Giftstoffe und überschüssige Säuren im Darm bindet”. In den Beschreibungen angegebene Folgen dessen seien zum Beispiel (wörtliche Zitate von Anbietern von Zeolith-Kuren von Googles Seite 1, die ich hier bewusst nicht verlinke):

  • Entlastung des Stoffwechsels von Leber, Niere, Bauchspeichedrüse und Blut (mittels Entgiftung über den Darm)
  • “schnellere Regenerationen”
  • Stärkung des Immunsystems
  • Anti-Aging-Effekt
  • Steigerung von Energie, Vitalität und Lebensqualität
  • Bindung und Entfernung von freien Radikalen
  • Versorgung mit Calcium und Magnesium (allenfalls durch Beimengung von entsprechenden Verbindungen)

Um all das zu erreichen genüge es laut der Hersteller, regelmässig und allenfalls dauerhaft Zeolithe einzunehmen.

Was Zeolithe im Magen-Darm-Trakt tun können

Stoffe aus dem Darminhalt aufnehmen

Einmal verspeist können Zeolithe Ionen und wasserlösliche Stoffe genau an ihrem Aufenthaltsort aufnehmen: Im Inneren von Magen und Darm – im Nahrungsbrei.

Metallionen aus dem Darminhalt austauschen

Je nach Zusammensetzung können Zeolithe aber nicht nur Schwermetalle, sondern auch wertvolle Nährstoffe wie Calcium oder Eisen aus der Nahrung abgreifen.

Für die Reihenfolge, welche Ionen gegen welche ausgetauscht werden, gibt es eine Faustregel: Zweifach positiv geladene “haften” besser am Zeolith als einfach positiv geladene Ionen, kleine Ionen besser als grosse. Ein Zeolith, der Natrium (Na+) oder Kalium (K+) enthält, wird diese Ionen demnach für Calcium- (Ca2+), Magnesium-(Mg2+) und Eisen- (Fe2+)ionen abgeben. Währenddessen würde ein Zeolith, der Calciumionen enthält, diese nur gegen kleine zweiwertige Ionen, wie Magnesium- oder Eisenionen wieder hergeben.

Radioaktives Cäsium entfernen

Cäsium ist chemisch den Elementen Natrium und Kalium ähnlich und damit gut wasserlöslich. So können seine Ionen (Cs+) sich – im Unterschied zu denen vieler anderer Schwermetalle – ziemlich frei im Körper bewegen und sich überdies an Klinoptilolith anlagern. Das funktioniert zumindest im Tierversuch bei Ratten und Hühnern. Mit Menschen hat man das im Rahmen einer Studie noch nicht probiert.

Magensäure neutralisieren

Zeolithe sind tatsächlich basisch. Säure zur Neutralisation finden sie auf ihrem Weg durch den Verdauungstrakt auch reichlich vor: Im Magensaft, wo sie wichtige Aufgaben hat. Neben denen neutralisiert sie auch gleich die Zeolithe. So ist von deren basischen Eigenschaften nach dem Magendurchgang nichts mehr übrig. Für die Neutralisation der Magensäure sorgt der Körper schliesslich selbst beim Übergang in den Darmtrakt: Dessen Inhalt ist nämlich grundsätzlich schwach basisch.

Was Zeolithe im Magen-Darm-Trakt aus Chemikersicht nicht können

Schwermetalle und Giftstoffe aus “Speicherorganen” wie Leber, Nieren, Haut und Zähnen entfernen

Der Darm ist zur Aufnahme, nicht zur Ausscheidung solcher Stoffe geschaffen. Schliesslich wollen wir die nützlichen darunter ja aus dem Nahrungsbrei herausholen und sie nicht wieder an diesen verlieren. Was einmal aus der Nahrung in den Körper gelangt, bleibt also drin. Ausnahme: Gut wasserlösliche Ionen und Kleinstmoleküle, die durch Ionenkanäle und Transportproteine zwecks Elektrolythaushalt rein und raus können!

Es sei denn, es findet einen anderen Weg hinaus – über die körpereigenen Entgiftungsanlagen: Leber, Nieren und Lunge. Die Leber wiederum hat tatsächlich einen Hinterausgang in den Darm: Die Galle. Gallenflüssigkeit enthält tatsächlich grosse Abfall-Moleküle, die in der Leber so umgebaut wurden, dass sie wasserlöslich sind. So können sie ungehindert über den Darm ausgeschieden werden. Diese Moleküle sind nun aber so gross, dass sie auch nicht fälschlich wieder in den Körper hinein gelangen können.

Schwermetallionen effektiv gegen Natrium-, Kalium- und ähnliche Ionen austauschen

Die meisten Schwermetallionen schwimmen gar nicht frei im Darminhalt oder sonstwo im Körper umher, sondern sind an die verschiedensten Moleküle gebunden. Diese Bindungen müssen erst gebrochen werden, bevor die Ionen in die Poren des Zeoliths gelangen können (denn die meisten “Anhängsel”-Moleküle sind dafür zu gross). Somit ist theoretisch nur ein kleiner Teil der Schwermetalle im Darminhalt für das Zeolith “zu haben”.

Zwischen Giftstoffen und Nützlichem unterscheiden

Neben unerwünschten Stoffen gibt es in Magen und Darm eine Unzahl weiterer Stoffe: Nährstoffe, unverwertbare Nahrungsbestandteile, Bestandteile der Verdauungsflüssigkeiten, die sich alle mehr oder weniger gern um Zeolith-Pulverkörner herum lagern oder in die Poren eindringen. Und all jene, die sich eher gern mit Klinoptilolith oder anderen Zeolithen abgeben, konkurrieren mit jeglichen Giftstoffen um den Platz in den Zeolith-Poren. Da bleibt dann nur noch ein Bruchteil des Platzes für die Dinge, die man eigentlich “ausleiten” will.

Giftige organische Moleküle aus dem Darminhalt entfernen

Die Moleküle der berühmt-berüchtigten Giftstoffe sind nämlich entweder so gross (Aflatoxine, Pestizide, Antibiotika,…), dass sie gar nicht in die Poren von Naturzeolith (ergo Klinoptilolith) hinein passen. Oder sie sind so klein (z.B. Methanol), dass sie flink an jedem Zeolith vorbei in den Körper gelangen.

Den Körper mit Silizium versorgen

Unsere Magensäure ist nicht in der Lage, das Gitter von Klinoptilolith anzugreifen und Atome heraus zu lösen (und im basischen Inhalt des Darmes geht das erst recht nicht). Das ist auch gut so. Denn wenn sie das könnte, würde zuerst das Aluminium aus dem Zeolith freigesetzt. Und das hat einen denkbar schlechten Ruf, wenn es um die körperliche Gesundheit geht.

einen “Kater” bekämpfen

Nicht nur, dass sich Ethanol und sein Abbauprodukt Acetaldehyd (der eigentliche Verursacher des Katers) sich kaum an Klinoptilolith anlagern. Das Acetaldehyd und damit der Kater entstehen zudem in Zellen fernab vom Darm, wo die Zeolithe nie hingelangen und etwas daran ändern könnten. Was wirklich gegen einen Kater hilft und was im Körper mit dem Alkohol passiert, könnt ihr hier nachlesen.

Freie Radikale entfernen

Zeolithe sind Ionenaustauscher, keine Radikalfänger. Letztere sind Stoffe, die bei lebensförderlichen Bedingungen zu Redoxreaktionen – also dem Austausch von Elektronen – in der Lage sind. Solche Eigenschaften sind von Zeolithen nicht bekannt. Ausserdem: Freie Radikale entstehen in allen Zellen, die Energie aus der “Verbrennung” von Sauerstoff gewinnen. Also praktisch im ganzen Körper. Und das ist in den meisten Fällen weit weg vom Inhalt des Darmes.

Ammoniak aus dem Darminhalt entfernen

Ammoniak (NH3) ist ein kleines, dem Wasser ähnliches Molekül. Tatsächlich lässt das sich auch gut in den Poren von Naturzeolith unterbringen. Das Problem: Es gibt im menschlichen Darm keinen Ammoniak. Sofern wir nicht Ammoniak-Lösung trinken, was aber kaum jemand freiwillig tun wird: Die ist ätzend, giftig und stinkt! Allenfalls gibt es Ammonium-Ionen (NH4+) , die im menschlichen Darm entstehen (durch Bakterien, die unverdaute Proteine zersetzen). Die wiederum sind gut wasserlöslich und gelangen über die Blutbahn in die Leber. Dort wird das Ammonium zu Harnstoff verbaut und findet über die Nieren nach draussen. Und das schafft eine gesunde Leber gut und gern allein.

Nur Widerkäuer (Rinder, Schafe,… ) haben Bakterien in ihrem Verdauungstrakt, die wirklich Ammoniak produzieren. Das ist ein Grund für den Einsatz von Zeolithen in Nutztierfutter.

Bakterien, Pilze oder Viren bekämpfen

Bakterien und Pilze sind Lebewesen, die aus mindestens einer kompletten Zelle bestehen Damit sind sie um viele Grössenordnungen grösser als alle bereits erwähnten Moleküle. Nie im Leben passen die in die Poren von Klinoptilolith oder einem ähnlichen Zeolith!

Auch Viren – wenngleich keine klassischen Lebewesen – sind um Grössenordnungen grösser als die Poren im Zeolith-Gitter.

Eine Anwendungsmöglichkeit massgeschneiderter, synthetischer Zeolithe mit grossen Poren ist die Verwendung als “Behälter” z.B. für Antibiotika-Moleküle oder Silber-(Ag+)Ionen. Letztere haben eine bakterizide Wirkung und lassen sich durch Ionenaustausch im Zeolith deponieren. Solche präparierten Zeolithe werden dann verwendet, um z.B. keimabweisende Oberflächen herzustellen.

Dass Zeolithe ohne solches Gepäck meines Wissens keine Bakterien töten, ist übrigens gut so. Denn in unserem Darm gibt es eine Menge davon, die überaus wichtig für unsere Gesundheit sind. Und falls Zeolithe doch Bakterien töten, wäre das ein triftiger Grund, sie nicht einzunehmen!

Krebs heilen

Wissenschaftler haben tatsächlich Hinweise darauf gefunden, dass Zeolithe in der Nährflüssigkeit in Zellkulturen zu schnellerem Absterben der Zellen führen (und damit ein Zellgift sind). Im Tierversuch führen sie nach Auftragen zudem zur Verkleinerung von Hauttumoren durch extreme Austrocknung derselben. Dementsprechend sind die Krebsforscher an Zeolithen interessiert. Von den genannten Hinweisen zu einem wirksamen und anwendbaren Medikament ist es aber noch ein weiter Weg.

Und was ist mit Bentonit?

Bentonit wird häufig im Zusammenhang mit Zeolithen genannt und vertrieben, obwohl es gar nicht zu letzteren zählt. Bentonit ist nämlich eine Tonerde, die hauptsächlich aus dem Tonmineral Montmorillonit besteht. Das enthält zwar wie die Zeolithe Silizium, Aluminium, Sauerstoff und verschiedene positive Metallionen und kann sehr viel Wasser aufnehmen. Silizium und Aluminium sind aber nicht in einem festen Gerüst angeordnet, sondern bilden locker verbundene Schichten.

Deshalb hat Bentonit – anders als Zeolithe – die Eigenart, im Zuge der Aufnahme von Wasser aufzuquellen und dann fest zu werden. Und das nicht zu knapp. Das kann besonders im Magen-Darm-Trakt, wo im Allgemeinen wenig Platz ist, unangenehme, wenn nicht gar gefährliche Folgen haben: Verstopfung! Daher ist die Einnahme von Bentonit gar nicht zu empfehlen!

Und die übrigen Detox-Wirkungen? Gibt es dazu Untersuchungen?

“Stärkung des Immunsystems”, “Anti-Aging-Effekt”, “Steigerung von Energie, Vitalität und Lebensenergie” sowie “schnellere Regenerationen” (warum steht das in der Mehrzahl?!) sind äusserst schwammige Begriffe. So wie die ganze Welt um “Detox” und “Entgiftung” als Modeerscheinung eine äusserst schwammige Angelegenheit ist.

Von “Schlacken”, “Toxinen” und “Umweltgiften” ist da die Rede, aber kaum jemand (wenn nicht niemand), der Zeolithe und andere Entgiftungshilfen anpreist, weiss diese Stoffe oder ihre Herkunft im Einzelnen zu benennen. Kein Wunder: Die Liste dessen, was Klinoptilolith nicht kann, ist ja ziemlich lang und viele populäre Kandidaten für diese Stoffgruppen darauf vertreten. Damit wären konkrete Angaben zur Wirkweise von Zeolith und anderen Detox-Kuren ja viel zu leicht widerlegbar, um lange geduldet zu werden. Dementsprechend uneinheitlich und diffus sind auch die Beschreibungen der Wirkweise dieses und anderer Detox-Hilfsmittel.

Und was man nicht genau benennen kann, kann man nur schwerlich untersuchen. Deshalb gibt es weder Studien, die einen gesundheitlichen Vorteil von Detox-Kuren (ob nun mit oder ohne Zeolith) belegen, noch solche, welche die gegenteilige Aussage stützen würden.

Anders sieht das aus, wenn sich der Begriff “Detox” auf die medizinische Behandlung akuter Vergiftungen (im Mediziner-Jargon “Intox”) bezieht. Die wird wiederum wird nur fällig, wenn ein giftiger Stoff in grossen Mengen (meist versehentlich) aufgenommen wurde oder/und das Versagen von Nieren oder Leber aufgefangen werden muss. Solche Entgiftungsmassnahmen gehen oft am empfindlichen Verdauungstrakt vorbei. Ein Beispiel ist die Hämodialyse (maschinelle “Blutwäsche”), die sowohl als Notfallmassnahme als auch langfristig bei Patienten ohne funktionierende Nieren zum Einsatz kommt.

Mit Detox-Kuren im Sinne der Anbieter von Nahrungsergänzungsmitteln haben solche – gut als wirksam belegten – Methoden aber nichts zu tun.

Fazit

Die Wirkweise und der mögliche Nutzen von Detox-Kuren ist im Allgemeinen höchst unklar, nicht zuletzt weil es zu den schwammigen und uneinheitlichen Aussagen der Anbieter kaum bis keine belastbare/n Studien gibt.

Das gilt auch für Zeolithe, insbesondere Klinoptilolith, als Entgiftungs-Hilfsmittel. Meine Fachkollegin Dr. Arnold hat für einen Vortrag zum Thema gerade einmal 19 Veröffentlichungen rund um die Anwendung von Zeolithen am Menschen gefunden – wissenschaftlich unbrauchbare und solche mit fragwürdigen Schlussfolgerungen mit eingeschlossen! Die kommentierte Liste mit Links gibt es am Ende ihres hochinteressanten Handouts zum Vortrag, das auch für meinen Artikel eine wichtige Grundlage ist und viele weitere Einzelheiten enthält.

Die Liste der möglichen Wirkungen, die aus Chemiker-Sicht nicht funktionieren dürften, ist dagegen lang. Das sind (nicht nur) in meinen Augen genügend Gründe, um dem Detox-Hype im Allgmeinen und Zeolithen zum Einnehmen im Besonderen aus dem Weg zu gehen. Und euch zu raten, dasselbe zu tun.

Umweltbelastung und überzogene Preise

Dazu kommt, dass die Gewinnung von Naturzeolith – im Tagebau – naturgemäss nicht eben umweltfreundlich ist. Für ein Mittel ohne nachgewiesene Wirkung die Erde umgraben und Landschaften zerstören? Da gibt es sinnvollere und nachhaltigere Wege, etwas für die Gesundheit zu tun!

In jedem Fall rechtfertigen weder die Herstellungskosten für Naturzeolith noch die Liste den stolzen Preis für Zeolith-Produkte zur Detox-Kur: Angeblich liegt der Preis für ein Kilo Naturzeolith beim Grosshersteller bei rund 35 Eurocent. Fein gemahlen und in einer an Medikamente erinnernden Dose verpackt findet sich das Kilo Steinstaub dann für gut und gerne 150 Euro (!) im Angebot wieder! Da möchte ich gar nicht wissen, wie gross diese Diskrepanz in der teuren Schweiz ausfällt.

Da freue ich mich lieber an dem wasserenthärtenden Zeolith in meinem Waschmittel und denke schmunzelnd an Helge Schneiders “Katzenklo, Katzenklo, ja das macht die Katze froh!” – mit Zeolithstreu. Und bin mir dabei stets bewusst: Zeolith kann eben doch nicht alles.

Und seid ihr schon einmal mit Zeolithen als Detox-Kur in Kontakt gekommen? Was haltet ihr davon? Was sind eure Erfahrungen?

Zeolithe: Wo die nützlichen Steine uns im Haushalt helfen

Zeolithe sind nicht nur im Haushalt äusserst nützlich. Auch als Nahrungsergänzungsmittel für Entgiftungskuren ist “Zeolith” überaus populär. Da diese Anwendung dieser vielseitigen Stoffgruppe hier aber den Rahmen sprengen würde, kommt ein zweiter Artikel zu Zeolithen und Detox nächste Woche!

Was ist eigentlich in unserem Waschpulver drin? Diese Frage kam neulich beim Nachtessen mit der Schwiegermutter auf. Na klar: Seife. Oder in der Chemiker-Sprache: Tenside. Und über deren Super-Waschkraft habe ich hier ja schon geschrieben. Aber nachsehen schadet ja nichts, dachte ich. Und siehe da: Mein Universal-Waschpulver vom orangen M enthält nur 5-20% Tenside – und 15%-30% Zeolithe. Was ist das denn nun schon wieder?

Was sind Zeolithe?

Laut Definition im Chemiebuch oder auf Wikipedia sind Zeolithe eine Gruppe von “kristallinen Alumosilikaten”… mit anderen Worten: Steine. Und zwar Steine, welche die chemischen Elemente Silizium und Aluminium enthalten. Das ist an sich nichts besonders, sind Silizium und Aluminium doch das zweit- und dritthäufigste Element in der Erdkruste.

So hübsch sind Zeolithe selten: Natrolith aus meiner Mineraliensammlung – ein natürlicher Zeolith auf Basalt. Dieses Grundgestein hat Naturzeolithen auch die Bezeichnung als “natürliches Vulkangestein” eingebracht.

Das Ionengitter der Zeolith-Kristalle, aus welchen diese Steine bestehen, ist allerdings ein ganz besonderes: Es enthält grosse Lücken, die den ganzen Kristall zu einem porösen Schwamm machen!

Wie sind Zeolith-Kristalle aufgebaut?

Die allgemeine Verhältnisformel der Zeolithe lautet:

Mn+x/n [(AlO2)x (SiO2)y. z H2O

Ein Schweizer Käse aus Si- und Al-Atomen

Der Inhalt der eckigen Klammer beschreibt das eigentliche Kristallgitter: Es besteht aus Silizium (Si)-, Aluminium (Al)- und Sauerstoff (O)-Atomen, wobei auf x Silizium-Atome stets y Aluminium-Atome kommen. Jedes dieser Atome ist mit vier Sauerstoffatomen verbunden (die wiederum werden dazu je zweimal verwendet, weshalb die Formel nur 2 Sauerstoff-Atome je Metallatom enthält). Anders eingeteilt besteht das Zeolith-Gitter somit einander überlappenden Sauerstoff-Tetraedern mit je einem Silizium- oder Aluminiumatom im Zentrum.

Molekülmodell: Tetraeder

Molekülmodell in Form eines Tetraeders: Die vier weissen Kugeln befinden sich in den vier Ecken dieses geometrischen Körpers, die pinke Kugel liegt in dessen Zentrum.

Wer sich ein etwas mit organischer Chemie auskennt (da sind es Kohlenstoff-Atome, die mit ihren Nachbarn Tetraeder bilden), weiss, dass man aus Tetraedern die vielfältigsten Gerüste bauen kann. Deshalb gibt es ein wahres Sammelsurium von Zeolithen:

60 natürlich vorkommende Mineralien gehören zu dieser Gruppe, über 150 weitere sind von Chemikern entworfen und künstlich hergestellt worden!

Sie alle haben eines gemeinsam: Ihre Gitter umfassen mehr oder weniger grosse Hohlräume – ein richtiger molekularer Schweizer Käse. In Waschmitteln findet man vor allem der synthetische Zeolith A, dessen Kristallgitter so aussieht:

Kristallgitter von Zeolith A

Jede Ecke in der Skizze steht für ein Silizium- oder Aluminium-Atom. Die Sauerstoff-Atome sind dazwischen entlang der Verbindungslinien angeordnet.

Grundbaustein der Zeolithe: Sodalith-Käfig mit Si-, Al- und O-Atomen
Ein Element des Zeolith-A-Gitters mit eingezeichneten Atomen

In der Mitte zwischen acht dieser Einheiten bleibt ein relativ grosses Loch, dessen Wände die Chemiker als alpha-Käfig” bezeichnen.

Gitter des Zeolith A mit markiertem alpha-Käfig
Die Wände des Alpha-Käfigs in diesem Ausschnitt aus dem Zeolith-A-Gitter sind dunkel eingefärbt.

Im Zeolith A sind ebenso viele Silizium- wie Aluminium-Atome enthalten – die Verhältnisformel für diesen Zeolith lautet damit:

Na12((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O

Zeolith-Kristalle sind Riesen-Anionen

Wenn ihr euch die allgemeine Verhältnisformel der Zeolithe oder die für Zeolith A genauer angesehen habt, ist euch vielleicht das “-” an der Aluminium-Einheit aufgefallen. Richtig: Jeder Aluminium-Tetraeder im Gitter trägt eine negative elektrische Ladung. Damit ist das ganze Kristallgitter eines Zeoliths ein einziges riesiges und tausendfach geladenes Anion!

So etwas lässt die Natur aber nicht einfach frei und einsam existieren…entgegengesetze Ladungen müssen für den Ausgleich her. Hier kommen die positiven Metall-Ionen Mn+, die ganz links in der Verhältnisformel stehen, ins Spiel. Für jede negativ geladene Aluminium-Einheit muss ein einfach positiv geladenes (n = 1) Metall-Ion her. Wenn mehrfach positiv geladene (n > 1) Metall-Ionen zur Hand sind, ist die Anzahl x der Aluminium-Einheiten durch die Ladungszahl der Metall-Kationen zu teilen (x/n).

Zeolith A enthält einfach geladene Na+-Ionen – 12 davon für 12 Aluminium-Einheiten, die in den Lücken im Gitter Platz finden und sich locker um das negativ geladene Gerüst herum anordnen.

Zeolithe sind molekulare Schwämme

Ausserdem ist in den Lücken noch reichlich Platz für Wassermoleküle. Die finden sich ganz rechts in der Verhältnisformel wieder. Die Wassermoleküle umhüllen sowohl die Metall-Kationen als auch das Gitter selbst, was den Metallionen den Aufenthalt im Gitter erst richtig gemütlich macht (eine Wasserhülle (in Chemikersprache: “Hydrathülle”) um ein wasserlösliches Ion enthält weniger Energie als das Ion ohne Hülle, was den umhüllten Zustand erstrebenswerter macht).

Durch Erhitzen können diese Wassermoleküle jedoch zum Verdampfen gebracht werden und den Kristall verlassen. Das ist eine charakteristische Eigenschaft von sogenanntem “Kristallwasser”, das einer chemischen Formel mit einem “*” bzw. Multiplikations-Punkt angehängt wird.

Auf eine Grundeinheit des Zeolith-A-Gitters kommen so normalerweise 27 Wassermoleküle.

Was hat die grosse Menge Zeolith A in Waschmitteln zu suchen?

Zeolithe können Wasser enthärten!

Die Hohlräume der Kristalle der Zeolithe enthalten von Wasser umhüllte Natrium-Ionen. Diese Ionen sind damit regelrecht im Kristallwasser gelöst. Das macht sie leicht darin beweglich. Tatsächlich können sie sich durch den ganzen Kristall und hinaus bewegen. Wenn sich nun andere Metall-Ionen finden, die es in einem Zeolith-Kristall noch behaglicher finden, können die Natrium-Ionen deshalb ganz leicht gegen solche ausgetauscht werden.

Und in unserem Leitungswasser, mit welchem wir unsere Wäsche waschen, finden sich solche Ionen zuhauf. Es ist schliesslich mehr oder weniger “hart” – es enthält Kalk: Calciumcarbonat, genauer gesagt Calcium- (Ca2+) und Carbonat- (CO32-) Ionen.

[Für die Chemiker unter euch: Carbonat CO32- ist natürlich eine Base und reagiert mit Wasser zu Hydrogencarbonat- (HCO3) und Hydroxid-Ionen (OH) weiter, anstatt einfach gelöst zu werden. Aber das ist hier für einmal nicht von Bedeutung.]

Zusammen bilden diese beiden die gefürchteten Kalkbeläge, welche die Leitungen in unseren Waschmaschinen verstopfen und die Wäsche steif machen können. So etwas will keiner haben.

Wenn Zeolithe im Waschwasser sind, machen es sich die Calcium-Ionen jedoch lieber in den Hohlräumen des Zeolith-Gitters gemütlich und verdrängen dabei die Natrium-Ionen aus dem Zeolith A. Einen vollständigen Austausch von Natrium- gegen Calcium-Ionen könnte man so beschreiben:

Na12((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O + 6 Ca2+(aq) –> Ca6((AlO2)12(SiO2)12) · 27 H2O + 12 Na+(aq)

Nachdem die Calciumionen sich im Zeolith eingerichtet haben, bleiben im Wasser Natrium- und Carbonat-Ionen zurück. Und Natriumcarbonat (auch als “Soda” bekannt) ist sehr gut wasserlöslich. So lagert es sich weder in der Maschine noch in der Wäsche ab und kann einfach fortgespült werden.

Das Gleiche geschieht mit dem Zeolith-Pulver. Das ist zwar nicht wasserlöslich, aber so fein gemahlen, dass es einfach mit weggeschwemmt wird.

Womit hat man früher Wasser enthärtet?

Künstliche Zeolithe wie Zeolith A kommen erst seit den späten 1970er Jahren in Waschmitteln zum Einsatz. Davor haben Gerüste aus Phosphor und Sauerstoff – also Phosphate – diese Aufgabe übernommen. Die Phosphat-Gerüste neigen allerdings dazu zu zerfallen, was sie zu ergiebigen Nährstoffen für Pflanzen macht.

Als solche Phosphate vermehrt mit Abwässern in die Umwelt gelangten, wurde das rasch zum Problem: Die Nährstoff-Schwemme führte zu Überdüngung und brachte viele ökologische Systeme aus dem Gleichgewicht. So wurden die Phosphate zunehmend durch Zeolithe ersetzt. Denn letztere sind schliesslich Steine – die taugen nicht als (unnötiger) Dünger.

Einen Haken haben Steine aber dennoch: Sie sind wasserunlöslich. Damit gelangt das ganze Zeolith-Pulver unverändert mit dem Abwasser in die Kläranlagen…und was gibt pulverisiertes Gestein in Wasser? Richtig: Schlamm. Und der sammelt sich in den Klärbecken. Seit Zeolithe in Waschmitteln zum Einsatz kommen, müssen Klärwerke deshalb mit merklich mehr Klärschlamm fertig werden – Grund genug, auch phosphatfreie (und zeolithhaltige) Waschmittel nicht in übertriebenen Mengen einzusetzen.

Zeolithe als Helferlein im Katzenklo

Habt ihr Katzen daheim? Dann kennt ihr Zeolithe wahrscheinlich auch von anderswo. Nämlich aus dem Zoohandel. Da wird nämlich gerne ein Naturzeolith (also ein natürlich vorkommendes Mineral) namens Klinoptilolith als Katzenstreu angeboten.

Die porösen Kristallgitter lassen sich nämlich nicht nur als Ionenaustauscher nutzen, sondern auch wie ein richtiger Schwamm! Das geht dann besonders gut, wenn der Zeolith etwa ebenso viele Silizium- wie Aluminiumatome enthält. Das synthetische Zeolith A ist ein gutes Beispiel dafür: Hier ist das Verhältnis zwischen Silizium und Aluminium 1:1. Aber auch Klinoptilolith mit 5:1 ist noch ein wunderbarer Schwamm.

Diese Zeolithe sind nämlich wahnsinnig heiss darauf, ihre Poren mit zusätzlichem Wasser aus ihrer Umgebung zu füllen (buchstäblich: Da es das Wasser in den Poren so bequem hat, wird eine Menge Energie, genannt “Adsorptionswärme”, dabei frei.

Doch damit nicht genug: Mit dem Wasser saugen sie auch vieles auf, was darin gelöst ist. Zum Beispiel Geruchsstoffe im Katzenurin. So werden die Nasen der menschlichen Dosenöffner geschont, während die Katze ihr Geschäft in natürlichem Gesteinsschutt verscharren kann.

Von Zeolith-Katzenstreu zu Pflanzenerde

Natürlicher Gesteinsschutt, der Wasser und überdies noch Nährstoffe (Urin, auch von Katzen, enthält naturgemäss Stickstoffverbindungen) speichert, kann zudem als Bestandteil von Pflanzenerde nützlich sein (andere formstabile Wasserspeicher sind “Superabsorber” aus organischen Polymeren (“Kunststoffen”), die ich in diesem Experiment als Ersatz für Pflanzenerde verwendet habe). Deshalb gilt Katzenstreu aus Naturzeolithen als geeignet für den Kompost.

Eigentlich sollte für synthetische Zeolithe dasselbe gelten – es handelt sich dabei schliesslich um Designer-Steine. Aber “natürlich” hat nunmal die weitaus grössere Werbewirkung – und ist in diesem Fall überdies billiger. Naturzeolithe kommen nämlich nahe der Erdoberfläche vor und können im Tagebau gewonnen werden (mit allen Konsequenzen für die Landschaft). Das künstliche Nachstellen der Entstehung von Steinen – so werden synthetische Zeolithe gemacht – ist hingegen ziemlich aufwändig. Mehr zum Vergleich von natürlichen und synthetischen Zeolithen findet ihr hier.

Zeolith im Geschirrspüler

Die “Saugfähigkeit” von Zeolithen wird seit einigen Jahren auch in der Küche genutzt. Hier kommt eine fest eingebaute Schale mit Zeolith-Pellets in der Spülmaschine zum Einsatz. Und zwar zur energiesparenden Trocknung.

Die Idee dahinter: Nach dem Spülgang ist das Maschineninnere samt Geschirr und Luft noch nass. Ein Ventilator bläst diese feuchte Luft durch den Behälter mit dem Zeolith, welcher das Wasser “aufsaugt” und dabei eine grosse Menge (Adsorptions-)Wärme abgibt. Die Luft kommt also trocken und warm in den Geschirrspüler zurück und bringt dort weiteres Wasser zum Verdampfen, das anschliessend vom Zeolith aufgenommen werden kann.

Beim nächsten Spülgang wird dagegen der Zeolith geheizt, sodass das Wasser aus den Poren im Kristallgitter verdampft und in den Geschirrspüler zurückgeführt werden kann. So wird der Zeolith für die nächste Trocknung wieder einsatzbereit gemacht.

Das Ganze gilt als sehr energieeffizient – allerdings liest man im Netzt viele Berichte über Geschirrspüler Zeolith-Trocknung (zum Beispiel hier und hier), die bereits nach drei bis fünf Jahren reif für eine unwirtschaftlich teure Reparatur sind. Ob diese Berichte repräsentativ sind, kann ich natürlich nicht sagen – aber es scheint, als wäre diese Technologie noch ausbaufähig.

Schaden oder nützen Zeolithe der Gesundheit?

Mehr dazu gibt es nächste Woche im zweiten Teil über Zeolith für Detox-Kuren!

Und wo sind euch Zeolith bzw. Zeolithe bislang begegnet?


Hochwertigen Content von Unsinn unterscheiden - So geht's!

Das Internet ist eine tolle Sache. Jeder kann veröffentlichen, was ihn bewegt, jede Information kann gefunden werden. Es gibt praktisch keine Voraussetzungen, die jemand mitbringen muss, um Informationen zu verbreiten (ausser der Fähigkeit, halbwegs gerade Sätze schreiben oder reden zu können). Nie war es so einfach, sich auszutauschen oder Wissen zu erlangen….wirklich?

Wie damals die Pioniere im Wilden Westen streben wir heute nach der Freiheit eines weitgehend unregulierten Raumes: Des Internets. Diese Freiheit ist ja schliesslich eine tolle Sache – können wir uns im Netz doch durch das Erstellen oder/und Verbreiten nützlicher Inhalte verwirklichen. Und das ganz ohne uns mit Hürden wie einer Journalisten-Ausbildung oder dem Verlagswesen herumschlagen zu müssen.

Unsinn oder wissenswert – das ist hier die Frage

Leider gilt das auch für eine grosse Menge “schwarzer Schafe”, die diese Freiheit nutzen, um teils haarsträubenden Unsinn zu verbreiten.

Viele tun das sicherlich unwissentlich, weil sie mangels Fachwissen nicht erkennen, dass sie ‘Unsinn’ von sich geben oder zitieren.

Ein weitaus grösserer Teil scheint mir jedoch grösseren Strömungen anzuhängen, die in oft dogmatischer Weise an Fehlinformationen festhalten – zum Beispiel an Verschwörungstheorien, esoterischen Lehren oder Heilungs- bzw. Gesundheitsversprechen. Dieser Teil geht naturgemäss leicht aus der ersten Gruppe hervor.

So lange derartiger Unsinn nur kurios wäre, bräuchte man ihn ja nicht weiter beachten – ausser eben als Anlass zum Schmunzeln. Anders aber, wenn dieser Unsinn in irgendeiner Form gefährlich wird – für unsere Gesundheit, für unser Ansehen oder für unseren Geldbeutel.

Und leider wird der meiste Unsinn schon dadurch gefährlich, dass er sich nicht ohne weiteres von wissenswertem Content unterscheiden lässt.

Was ist wissenswerter oder seriöser Content?

Als wissenswerten bzw. seriösen Content sehe ich an, was dem heutigen allgemeinen Wissensstand der Menschheit entspricht oder der sachlichen Diskussion desselben dient. Schliesslich ist der ‘allgemeine Wissensstand’ ja nicht statisch, sondern entwickelt sich ständig weiter – indem geforscht und sachlich darüber diskutiert wird.

Im Idealfall hat wertvoller Content darüber hinaus einen direkten Nutzen – also einen Mehrwert – für seinen Empfänger (nicht vergessen: auch Unterhaltung ist eine Art von Mehrwert!).

In gar keinem Fall würde seriöser Content seinem Empfänger durch Vorgaukelung falscher Tatsachen (ob nun wissentlich oder nicht) zum Schaden gereichen.

Wie könnt ihr wertvollen Content von Unsinn unterscheiden?

Gar nicht. Das zumindest mag der erste Eindruck sein, wenn wir uns unbedarft daran versuchen. Selbst Webseiten mit höchst fragwürdigen Inhalten sehen mitunter hochgradig professionell aus, während ein Talent für hochwertige Inhalte noch kein professionelles Webdesign garantiert.

Letztlich hilft nur eins, um sich in diesem Dschungel halbwegs zurecht zu finden:

Alles kritisch hinterfragen!

Das mag oft lästig sein – vor allem, wenn man eigentlich schnell vorankommen oder einfach mal jemandem vertrauen können möchte. Aber wenn wir nicht immer wieder auf Fehlinformationen hereinfallen wollen, bleibt uns nichts anderes übrig.

Ein einfaches Rezept wie bei Aschenputtel (die Guten ins Töpfchen, die Schlechten ins Kröpfchen…) zum sicheren Sortieren kann ich euch nicht bieten. Das kann wohl keiner. Es gibt aber einige Anhaltspunkte, die bei der Unterscheidung helfen können.

Seriös oder nicht? – Was euch beim Einschätzen von Content hilft


Quellenangaben zu informativen Inhalten


  • Woher hat der Herausgeber sein Wissen?
  • Können die als Quellen zitierten Websites/Medien ihrerseits als seriös eingestuft werden?

Wer die Herkunft seines Wissens offen legt und dabei seriös wirkende Quellen nennt, pflegt in der Regel selbst einen kritischen Umgang mit Informationen aus dem Internet oder anderen Medien.

Informationen über den Herausgeber


  • Welche Qualifikationen hat der Herausgeber?
  • Passen diese Qualifikationen zum Inhalt der Seite? (Die meisten Ärzte haben eindrucksvolle Doktortitel der Medizin, aber die wenigsten haben Ahnung von naturwissenschaftlichen Grundlagen!)
  • Hat die Seite ein Impressum? Wenn darin eine Firma steht: Passt die Branche zum Inhalt der Seite? (Brötchenrezepte vom Bäckermeister sind höchstwahrscheinlich sehr seriös, die neueste Auslegung der Relativitätstheorie ziemlich sicher nicht!)

Reaktion auf Feedback


  • Hat die Seite eine Kommentarfunktion? Ein Forum oder Gästebuch? Ein Social-Media-Profil? Ein Kontaktformular?
  • Wenn ja: Wie reagiert der Herausgeber auf kritisches Hinterfragen der Inhalte?

Wer selbst einen kritischen Umgang mit Quellen pflegt, wird zu Diskussionen bereit sein, auf Fragen sachlich eingehen und aufgedeckte Fehler korrigieren. Ich selbst bemühe mich sehr darum.

Werden hingegen kritische Fragen ignoriert, unsachlich kommentiert oder gar gelöscht, deutet das auf Inhalte hin, die kritischem Hinterfragen nicht standhalten. Mit anderen Worten: Auf Unsinn.

Auch wer gar keine Kontaktmöglichkeit angibt, möchte möglicherweise kritischen Fragen aus dem Weg gehen.

Besondere Vorsicht bei hochtrabenden Versprechungen

Gleich ob im geschäftlichen (Leichtes Geld verdienen…), im gesundheitlichen (Allheilmittel, Leicht abnehmen…) oder in anderen Bereichen: Hochtrabende Versprechungen sind in der Regel unrealistisch.

Seid ihr unsicher, wie realistisch eine Versprechung ist, fragt nach: Die Reaktion der Anbieter auf Feedback kann in solchen Fällen sehr aussagekräftig sein. “Leere” Versprechungen lassen sich nämlich schwerlich erklären oder gar diskutieren.

Einmal als seriös eingestufte Seiten merken (und unseriöse auch)

Wenn ihr selbst Quellen zitiert (auf der eigenen Seite oder in Diskussionen): Merkt euch Seiten, die ihr einmal als seriös eingestuft habt und sucht künftig gezielt dort nach passendem Content. So könnt ihr mögliche Klippen unseriösen Contents, die eine unbedarfte Google-Suche zu Tage fördern könnte, von vorneherein umschiffen.

Schaut dabei ab und zu nach möglichen Änderungen der Inhaberschaft oder Philosophie der Seite – und überdenkt eure Einteilung gegebenenfalls.

Das Gleiche gilt für Seiten mit unseriösen Inhalten: Merkt euch auch solche und geht ihnen gezielt aus dem Weg.

Bei besonders anrüchigem, viral verbreitetem Content: Auf Fake-Warn-Seiten nachschlagen

Seiten wie Mimikama veröffentlichen regelmässig Einschätzungen zu weit verbreiteten fragwürdigen Nachrichten, Kettenbriefen, Phishing-Anschreiben, betrügerischen Gewinnspiel-Aufrufen auf Social Media und vielem mehr. Auch grössere Firmen geben schnell auf ihrer Seite bekannt, wenn jemand in ihrem Namen Fake-Gewinnspiele und dergleichen verbreitet.

Wie könnt ihr die Unterscheidbarkeit von Sinn und Unsinn fördern?


Veröffentlicht und verbreitet Content, den ihr einschätzen könnt

Wenn ihr eine Berufsausbildung habt/macht oder eine (Hoch-)Schule besucht (habt), seid ihr bei der Bewertung von Inhalten zu eurem Fach im Vorteil gegenüber Laien. Nutzt diesen Vorteil, indem ihr Content verbreitet, den ihr dank eures Fachwissens gut einschätzen könnt. Ich verstehe zum Beispiel eine Menge von Chemie und einiges von wissenschaftlichen Methoden, wäre aber die Falsche, um Inhalte zur Pflege von Pferden oder zur Beurteilung der Standfestigkeit von Gebäuden einzuschätzen .

Teilt und verbreitet andere Inhalte nicht unkritisch

Notiert doch eine kurze Frage zum geteilten Social-Media-Content oder Link – entweder an die allgemeine Leserschaft oder an einen Fachexperten im Freundeskreis: “Kann das wirklich sein?” Das Bisschen Aufwand vor dem schnellen Klick auf “Teilen” kann schon den Unterschied machen. Ganz besonders dann, wenn auf die Frage eine vernünftige Antwort kommt.

Achtet auf eure eigene erste Reaktion auf einen Beitrag: “So krass – kann das echt sein?” zeigt an, dass sich eine Überprüfung lohnt. Wenn ihr Zeit habt, folgt dabei den Anhaltspunkten oben. Wenn ihr weniger Zeit habt:

Habt kompetente (Online-)Freunde

Meine Schwester ist Tierärztin und reitet in ihrer Freizeit – bei ihr wäre ich mit der Pferdepflege sicherlich an der richtigen Adresse. Und ich glaube auch zu wissen, wo ich den Gebäudestatiker meines Vertrauens finden könnte.

Ihr seht: Wenn ihr seriösen und wissenswerten Content produzieren oder teilen möchtet, kann euch ein Netzwerk mit Fachleuten, welchen ihr vertrauen könnt, von grossem Nutzen sein.

Teilt und kommentiert eindeutig unseriöse oder gefährliche Inhalte gar nicht

Social Media – Netzwerke leben von Interaktion: Je mehr ein Beitrag geliked, kommentiert und geteilt wird, desto weiter wird er verbreitet. Wenn ihr auf einen Beitrag stosst, der mit Sicherheit unseriös und keiner Diskussion würdig ist, geht am besten gar nicht darauf ein (nutzt allenfalls die Melden-Funktionen des Netzwerks für kriminelle/gefährliche Inhalte und Spam). So verhindert ihr eine weitere Verbreitung am effektivsten.

Wenn solche Inhalte aus dem persönlichen Freundeskreis kommen, weist stattdessen in einer persönlichen Nachricht freundlich auf den “Unsinn” hin, den euer Freund/eure Freundin da verbreitet.

Fazit

Dieser Leitfaden zur Unterscheidung zwischen seriösem Content und “Unsinn” läuft immer wieder auf eines hinaus: Was immer ihr im Netz (oder in anderen Medien) findet:

Hinterfragt es kritisch!

Dabei gilt, wie in vielen anderen Disziplinen: Übung macht den Meister. Mit der Zeit werdet ihr ein Gefühl dafür entwickeln, was glaubwürdig ist und was nicht.

Und wenn das Bemühen um seriöse Inhalte im Netz nun als Kampf gegen Windmühlen erscheint: Der behält seine sprichwörtliche Bedeutung nur so lange, wie es mehr Windmühlen als Don Quichotes gibt. Mit anderen Worten:

Nicht nur jeder, der Content im Netz produziert, sondern auch jeder, der ihn konsumiert, kann einen kleinen Schritt dazu beitragen, dass seriöse Inhalte sich leichter von “Fake-News” und anderem Unsinn unterscheiden lassen. Und viele kleine Schritte mögen zusammen eine spürbar grosse Bewegung geben.

Und wie geht ihr mit Inhalten aus dem Internet um? Welche Erfahrungen habt ihr mit der Unterscheidbarkeit von Sinn und Unsinn gemacht?

Popcorn : Was den Mais zum Ploppen bringt

Winterzeit ist Popcorn-Zeit! Lange, düstere Tage laden zum Gang ins Kino oder zu gemütlichen Stunden im Heimkino ein. Und zum Film gehört eines praktisch immer dazu: Popcorn. Um so passender ist die heutige Leserfrage:

Was passiert beim Popcornmachen?

Den beliebte Snack könnt ihr herstellen, indem ihr Maiskörner stark erhitzt – in der Pfanne, einer speziellen Popcornmaschine oder der Mikrowelle – bis die Körner regelrecht explodieren und dabei lustig durch ihren Behälter hüpfen. Um zu verstehen, was beim Popcornmachen geschieht, müsst ihr wissen, wie so ein Maiskorn aufgebaut ist.

So ist ein Maiskorn aufgebaut

Wie die meisten Pflanzensamen bestehen Maiskörner aus drei Teilen:

  • dem Embryo, einem winzigen, unscheinbaren “Anfang” einer neuen Pflanze
  • dem Endosperm, einer weichen Masse, die um den Embryo herum das Innere des Samens ausfüllt und der ersten Ernährung des späteren Keimlings dient
  • der Schale, welche den Samen von aussen fest umschliesst
Querschnitt durch ein Samenkorn: a) Schale, b) Endosperm, c)+d) Embryo

Agnieszka Kwiecień ( Nova) [GFDL, CC BY-SA 3.0 or CC BY 2.5], from Wikimedia Commons

Für das Poppen des Popcorns zuständig ist vor allem das Endosperm. Das besteht zu grossen Teilen aus Stärke – einem Naturstoff, der aus beliebig langen kettenartigen Molekülen besteht. Diese Ketten sind durch Querstreben miteinander vernetzt, sodass sie einen regelrechten Molekül-Schwamm bilden.

Ausschnitt aus einem Stärkemolekül mit Verzweigung (Amylopektin)
Ausschnitt aus dem Stärke-Netzwerk im Endosperm: Stärke besteht aus sechseckigen Zuckermolekülen, die miteinander verkettet sind.

Und wie ein richtiger Schwamm ist dieser Molekül-Schwamm mit Wasser vollgesogen – und zwar mit flüssigem Wasser.

Damit das Ganze nicht auseinander fällt oder das Wasser verloren geht, ist das Maiskorn von einer harten, wasserundurchlässigen Schale umgeben.

Was passiert, wenn man Maiskörner erhitzt

Wenn ihr die Maiskörner erhitzt, beginnt das Wasser im Endosperm spätestens ab 100°C zu sieden: Es will verdampfen. Doch Wasserdampf ist (wie alle Gase) extrem raumfordernd: Der Dampf nimmt bei normalem Atmosphärendruck nämlich mehr als 1600 mal mehr Platz ein als flüssiges Wasser!

Allerdings ist die Schale der Maiskörner so steif, dass sich der Dampf in ihrem Innern nicht ausdehnen kann. Stattdessen steigt der Druck im Innern der Maiskörner, sodass weiteres Wasser vorerst nicht verdampfen kann. Erst bei etwa 200°C gibt die Schale schliesslich dem steigenden Druck nach und zerplatzt.

Damit kann das überhitzte Wasser nun schlagartig verdampfen und der Dampf dehnt sich explosionsartig aus. Dabei reisst er den durch die Hitze aufgeweichten Molekül-Schwamm des Endosperms regelrecht auseinander. Das Stärke-Gewebe kühlt dabei schnell ab und erstarrt. So entsteht ein steifes Molekül-Netzwerk, in dessen vergrösserten Zwischenräumen Luft eingeschlossen wird: Ein Popcorn.

Gepopptes Popcorn in zwei typischen Formen: Links ist die Schale in kleine Stücke zerplatzt und das Endosperm konnte sich relativ gleichmässig ausdehnen. Rechts ist die äussere Schicht des Endosperms vom Inneren abgeplatzt, die Schale des Maiskorns befindet sich auf der Rückseite.
Bunchofgrapes [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5], from Wikimedia Commons

Wie bekommt der Mais Geschmack?

Beim Erhitzen bilden sich im Mais selbst bis zu 23 Aromen, die dem Popcorn den Geschmack und Geruch von geröstetem Getreide verleihen. Für den typischen Popcorn-Geschmack zum Beispiel sorgt 2-Acetyl-1-Pyrrolin (nach Chemiker-Regeln: 1-(3,4-Dihydro-2H-pyrrol-5-yl)ethanon).

Strukturformel des Popcorn-Aromas
2-Acetyl-1-Pyrrolin, das “Popcorn-Aroma”

Werden bei der Zubereitung Fett, Zucker oder/und Salz zum Mais gegeben, bleiben diese Stoffe ebenfalls auf der Oberfläche des Gewebes haften, gehen chemische Reaktionen ein und geben dem Popcorn Geschmack.

Kristallzucker wird bei 143°C bis 160°C zu Karamell, welches das fertige Popcorn als braun glänzende Schicht überzieht. Da bei höheren Temperaturen jedoch bittere Zuckercouleur entsteht, gebt den Zucker nicht zum Poppen mit dazu, sondern vermischt das frisch gepoppte Popcorn erst nachher mit frisch hergestelltem, warmem Karamell!

Funktioniert das mit allen Maiskörnern?

Nein. Damit der Mais bei haushaltstauglichen 200°C platzt, darf die Schale der Körner nicht zu dick sein. Eine ausreichend dünne und dennoch dichte Schale hat nur eine Maissorte: Der sogenannte “Puffmais” (Zea mays ssp. mays convar. microsperma) wird als Popcornmais zum Selberpoppen verkauft.

Einige Körner Popcorn - Mais
Puffmais, auch als Popcorn-Mais bekannt: Die Körner haben eine dünnere, glasigere Schale als andere Maissorten

Wie funktioniert Popcorn in der Mikrowelle?

Ein gewöhnlicher Herd oder das Heizgerät einer Popcorn-Maschine werden warm und übertragen die Wärme direkt auf den Mais. Wärme ist dabei nichts anderes als die Bewegung (in Feststoffen: das Schwingen im festen Teilchengitter) von Teilchen: Die Teilchen in der heissen Herdplatte bewegen sich schnell, schubsen die Teilchen im Topf an, welche wiederum die Teilchen in den Maiskörnern anschubsen – darunter die Wassermoleküle. Und sobald die sich schnell genug bewegen, fangen sie an zu verdampfen.

So heizt ein Mikrowellenherd

Ein Mikrowellenherd gibt seine Energie direkt an Wasser ab – nicht durch Anschubsen von Teilchen wie auf der klassischen Herdplatte, sondern durch elektromagnetische Wellen. Die Wellenlänge dieser Wellen ist genau so gewählt (und liegt im Mikrowellenbereich, deshalb heisst der Herd so), dass sie Wassermoleküle (und weitgehend nur die) in Bewegung versetzen können. Und bewegte Wassermoleküle sind warm.

Unsere Speisen bestehen zu grossen Teilen aus Wasser, welches durch die Mikrowellen erwärmt wird und alle anderen Moleküle in ihrer Umgebung anschubst. So werden die Speisen warm – die Teile des Tellers, die nicht mit Wasser in Kontakt sind, aber nicht.

Popcorn in der Mikrowelle

Beim Popcorn bewirken die Mikrowellen das gleiche wie die Wärmeübertragung durch einen Herd: Wassermoleküle werden in Bewegung versetzt (und damit heiss), bis sie verdampfen wollen. Und wenn der so entstehende Druck in den Maiskörnern hoch genug wird, platzen die Körner auf.

Weil die bis um 200°C erreicht werden können, sind nicht alle Kunststoffbehälter zum Popcornmachen in der Mikrowelle geeignet. Viele Kunststoffe “schmelzen” schon ab 150°C! Deshalb sind Mikrowellenschüsseln aus Keramik oder Glas die besser Wahl.

Wie entsteht buntes Popcorn?

Manche Hersteller färben ihr Popcorn mit knallbunten Farben ein, um dann zum Beispiel bunte Spielzeugbehälter zu füllen. Dazu verwenden sie verschiedene Lebensmittelfarbstoffe (die z.B. auch in Ostereierfarben zum Einsatz kommen).

Wenn ihr das nachmachen möchtet: Färbt euer Popcorn erst nach dem Poppen und Abkühlen! Die üblichen Lebensmittelfarbstoff-Moleküle gehen nämlich schon ab etwa 150°C kaputt und verlieren so ihre Farbe! Das musste ich feststellen, als ich versucht habe, gefärbte DIY-Knete auszubacken.

Popcorn als nachhaltiges Verpackungsmaterial

Ohne Fett und Zucker gepopptes Popcorn kann übrigens wie Styroporflocken als Stossschutz- und Isoliermaterial in Verpackungen verwendet werden. Es ist schliesslich fast genauso leicht wie Styropor, besteht im Unterschied dazu aber aus einem nachwachsenden Rohstoff (Styropor hingegen ist ein Erdölprodukt).

Nach dem Transport des Verpackungsinhalts kann es als Vogelfutter verwendet oder kompostiert (und vielleicht für den Maisanbau wiederverwendet?) werden.

Ich vernasche mein Popcorn allerdings am liebsten – karamellisiert oder mit Karamell und Salz (!), wie wir es während unserer Australienreise im Supermarkt erstanden und ständig mit im Auto hatten.

Und wie mögt ihr euer Popcorn am liebsten?

Wie Streusalz wirkt - Nutzen und Gefahren im Winterdienst

(Titelbild: CC BY-SA3.0 by Heidas)

Willkommen im neuen Jahr – mit viel Schnee bis in die Niederungen und entsprechend viel Streusalz auf den Strassen. Letzten Samstag habe ich zwei Schneepflügen zugesehen, die in aller Eile unseren Busbahnhof geräumt haben. Dabei fiel mir am Heck jedes Fahrzeugs gleich ein Streuteller ins Auge. Dieses runde Gerät dreht sich fortlaufend und verteilt – die Zentrifugalkraft ausnutzend – Streusalz auf die frisch geräumte Fläche.

Tatsächlich wird in der Schweiz im Vergleich zu anderen europäischen Ländern – besonders wenn man ihre Grösse und Bevölkerung berücksichtigt – nach wie vor ziemlich viel Salz gestreut. Aber warum machen die Städte und Gemeinden das? Wie kann Streusalz verhindern, dass es Glatteis gibt? Und wie sorgt es dafür, dass Eis und Schnee schmelzen?

Was ist Streusalz?

Das Salz, welches gegen Schnee- und Eisglätte gestreut wird, ist tatsächlich nichts anderes als gewöhnliches Kochsalz, also Natriumchlorid, NaCl. In Ländern wie Deutschland, die auf geniessbares Kochsalz eine Salzsteuer erheben, wird das Streusalz “vergällt”. Das heisst, es werden Stoffe hinein gemischt, die das Salz ungeniessbar machen. Deshalb ist Streusalz – das in grossen Mengen gebraucht wird – oft wesentlich preiswerter als Tafel- oder hochreines Labor-Salz.

Wenn das Streusalz auch bei sehr hartem Frost funktionieren soll, wird das Natriumchlorid zudem mit anderen Salzen wie Calciumchlorid, CaCl2, oder Magnesiumchlorid, MgCl2, vermischt. Diese Salze haben auch bei niedrigeren Temperaturen eine auftauende Wirkung.

All diese Salze bestehen aus Ionen, also elektrisch geladenen Atomen, die sich zu einem Gitter – einem Ionenkristall – zusammengelagert haben. In Wasser werden die Ionen jedoch voneinander getrennt: Jedes dieser Salze löst sich in Wasser. Aus Natriumchlorid entstehen dabei Natrium- und Chlorid-Ionen:

NaCl –(H2O)–> Na+(aq) + Cl(aq)

Wie kann Streusalz verhindern, dass Wasser gefriert?

Wenn flüssiges Wasser auf 0°C oder darunter abkühlt, lagern sich auch Wassermoleküle zu Eiskristallen zusammen. Allerdings sind Wassermoleküle nicht elektrisch geladen. Stattdessen sind die Elektronen in solchen Molekülen nicht gleichmässig verteilt, sodass ein Ende eines Wassermoleküls negativer, das andere positiver geladen ist.

Wasserteilchen mit zwei Ladungs-Schwerpunkten
Das Sauerstoff-Ende (rot) eines H2O-Moleküls hat einen negativen, das Wasserstoff-Ende (weiss) einen positiven Ladungsüberschuss.

Das lässt sich übrigens mit diesem spannenden Experiment ganz einfach zeigen.

Die negativ geladenen Enden wenden sich im Eiskristall den positiv geladenen Enden der nächsten Moleküle zu und umgekehrt. So bestimmen die Ladungsüberschüsse in den Wassermolekülen die Form des Eiskristallgitters.

Ein Modell eines Eiskristalls: Die schwarzen bzw. silbernen “Eckstücke” stellen Wassermoleküle dar, die Verbindungsstäbe stehen für Wasserstoffbrücken zwischen den unterschiedlichen Ladungsschwerpunkten benachbarter Moleküle.

Wenn man nun Kochsalzkristalle (“Salzkörner” sind ganz kleine Kristalle) in flüssiges Wasser mischt, lagern sich die Wassermoleküle mit dem jeweils entgegengesetzt geladenen Ende an die Natrium- und Chlorid-Ionen im Gitter an. Dabei drängen sich die Wassermoleküle derart heftig um die Ionen, dass diese schliesslich aus dem Ionengitter herausgelöst werden! Damit können die einzelnen Ionen vollständig von Wassermolekülen umlagert werden.

Natriumion mit Hydrathülle
Ein Natrium-Ion ist vollständig von Wassermolekülen umgeben, die dem positiv geladenen Ion ihre negativ geladenen Enden zuwenden. An diese innere Hülle lagern sich weitere Wassermoleküle an – das negative Ende wiederum dem Ion zugewandt – an, sodass eine Hydrat-Hülle sehr dick werden kann.

Chemiker sagen, die Ionen sind von einer “Hydrat-Hülle” umgeben, oder – kurz gesagt – “hydratisiert” (das “aq” in der Reaktionsgleichung oben meint genau diesen Zustand: Na+(aq) ist ein Natrium-Ion mit Hydrat-Hülle; “aq” steht dabei für das lateinische “aqua” für Wasser).

Wasser ist nicht multitaskingfähig

Damit sind die Wassermoleküle ziemlich schwer beschäftigt. Nicht einmal bei Temperaturen knapp unter 0°C können sie sich von den Ionen losreissen und ihre Plätze in einem Eiskristall einnehmen. Und da die Hydrathülle eines jeden Ions aus weit mehr als einer Molekül-Schicht besteht, ist schnell ein Grossteil aller Wassermoleküle zu beschäftigt, um zu gefrieren. Das Wasser mit den gelösten und hydratisierten Salz-Ionen bleibt also flüssig.

Erst bei Temperaturen unter -21°C (im Labor) bilden sich Mischkristalle, die aus Salz-Ionen und Wassermolekülen bestehen – kurz gesagt: Salzwasser-Eis. Das Kristallgitter von Salzwasser-Eis ist allerdings bei weitem nicht so regelmässig wie das von reinem Wasser-Eis. Das ganze Mischmasch hält einfach weniger gut zusammen. Deshalb ist der Gefrierpunkt von Salzwasser tiefer als der von reinem Wasser. Chemiker und Physiker nennen diesen Umstand “Gefrierpunkterniedrigung”.

Gefrierpunkterniedrigung auf der Strasse

Streut man also Kochsalz auf eine nasse Strasse, so bildet sich auch bei Temperaturen bis zu etwa -10°C kein Eis. Enthält das Streusalz zudem oder stattdessen Calcium- oder Magnesiumchlorid, kann das Wasser auf der Strasse auch bei bis zu -20°C flüssig bleiben. Diese Salze enthalten nämlich Ca2+– bzw. Mg2+-Ionen, die grösser als Na+-Ionen sind. Damit ist das Gitter von Calcium- bzw. Magnesium-Salzwasser-Eis noch unregelmässiger als das von Natrium-Salzwasser-Eis – und hält entsprechend noch weniger gut zusammen.

Und wenn es bereits friert: Wie kann Streusalz Eis schmelzen?

Eiswasser und Le Châtelier: Eine bewegliche Angelegenheit

Erreicht die Temperatur von Wasser (fest oder flüssig) den Gefrierpunkt (bei 0°C) können sich zuvor bewegliche Wassermoleküle zu einem festen Eiskristall zusammenlagern und sich daraus lösen und zu flüssigem Wasser werden. Das heisst: Während an einigen Orten an der Kristalloberfläche neue Moleküle hinzu kommen, werden an anderen Orten andere Moleküle wieder abgelöst. Ob dabei (mehr) Eis entsteht oder schmilzt, hängt davon ab, ob dem Wasser Energie zugeführt oder entzogen wird.

Sobald nämlich flüssiges Wasser und Eis miteinander vorhanden sind, ist das Ganze ein dynamisches (d.h. bewegliches) System, welches dem Gesetz von Le Châtelier gehorcht (das Le Châtelier höchstselbst uns hier am Flughafen erklärt).

Wird dem Eiswasser Energie entzogen (z.B. durch Kühlung), kommen mehr neue Moleküle zum Eis hinzu, als davon abgelöst werden, sodass irgendwann das ganze Wasser zu Eis erstarrt. Wird stattdessen Energie hinzugefügt (z.B. durch Erwärmen), verhält es sich umgekehrt: Es lösen sich mehr Moleküle vom Eis als hinzu kommen, bis das ganze Wasser flüssig ist.

Mit diesem spannenden Experiment könnt ihr feststellen, dass sich die Temperatur des Eiswassers durch Erwärmen tatsächlich nicht ändert, so lange Eis und Wasser miteinander vorhanden sind!

In einer Umgebung ohne sich verändernde äussere Einflüsse (insbesondere ohne Energie-Austausch, was im Alltag ziemlich unrealistisch ist), kann sich sogar ein dynamisches Gleichgewicht einstellen: Wenn stets ebenso viele Wassermoleküle zum Kristall hinzukommen wie sich davon lösen, gefriert und schmilzt das Wasser ständig – aber die Menge des Eises (und des flüssigen Wassers) ändert sich nicht!

Kochsalz übt einen Zwang auf das System aus

Bringt man nun Kochsalz (oder einen anderen Stoff mit “Auftauwirkung”) in ein solches Eiswasser-System, dann wird ein erheblicher Teil Moleküle des flüssigen Wassers mit der Bildung von Hydrat-Hüllen um die Ionen “beschäftigt”. Diese Moleküle “fehlen” dem Eiswasser-System damit regelrecht. Und gemäss dem Gesetz von Le Châtelier ist das System umgehend darum bemüht, diesen Verlust auszugleichen.

Das Fehlen der flüssigen Wassermoleküle führt also dazu, dass sich mehr Moleküle aus dem Eis lösen, um die Fehlenden zu ersetzen. Das sind mitunter so viel mehr Moleküle, dass insgesamt mehr Wasser flüssig wird als gefriert – obwohl ohne Salz mehr Wasser gefroren wäre! So kann die Gegenwart von Streusalz selbst bei Temperaturen unter 0°C Eis zum Schmelzen bringen.

Wie kommt man bei Frost zum dynamischen System?

Wenn ihr gut aufgepasst habt, werdet ihr jetzt vielleicht einwenden, dass das Auftauen nur funktionieren kann, wenn Eis und flüssiges Wasser vorhanden sind. Und letzteres gibt es bei Frost naturgemäss nicht!

Guter Einwand. Aber die Verwender von Streusalz wissen das natürlich auch. Deshalb streuen sie das Salz gleich mit flüssigem Wasser – als pflotschigen Salz-Matsch oder gar als mehr oder weniger flüssige Salzlösung – also als “Sole” wie die Fachleute so etwas nennen.

Ausprobieren könnt ihr das Ganze hingegen mit trockenem Salz – in eurer warmen Wohnung. Da beginnt Eis nämlich von selbst zu schmelzen und bekommt so eine feuchte Oberfläche. Wie könnt ihr das nutzen? Das zeige ich euch in dieser ganz herzigen Experimentier-Anleitung.

Wie schadet Streusalz der Umwelt?

So nützlich Auftausalz auch ist, bringt es doch eine ganze Reihe von Problemen für die Umwelt, in die es ausgebracht wird, mit sich.

Beeinträchtigung von Gewässern

Die grossen Mengen an Salzen, die auf Strassen und Wege gestreut werden, lösen sich äussert gut in Wasser. Das sollen sie ja auch, denn sonst würde das Ganze nicht funktionieren. Die Salzlösung, die aus Schneematsch und tauendem Eis entsteht, kann jedoch ebenso leicht wie ablaufendes Wasser in umliegende Gewässer geraten. Und Salzwasser hat eine höhere Dichte als das normalerweise dort vorhandene Süsswasser: Ein Volumen an Salzwasser ist schwerer als das gleiche Volumen Süsswasser!

Ein natürliches Gewässer, das aus mehreren Wasserschichten unterschiedlicher Temperatur und Dichte besteht (die Dichteanomalie des Wassers führt dazu, dass reines Wasser bei rund 4°C die grösste Dichte hat), kann durch den Zufluss von Salzwasser von gestreuten Strassen eine oder mehrere neue Schicht/en erhalten. Solche neuen oder veränderten alten Schichten bringen die natürliche, temperaturgesteuerte Umwälzung der Wassermassen im Gewässer durcheinander, was die Verteilung von Sauerstoff und Nährstoffen beeinträchtigt und damit die Lebewesen im Gewässer gefährdet.

Schädigung von Bäumen und anderen Pflanzen

Die Gewächse im Binnenland und in Süssgewässern sind daran angepasst, dass sie Süsswasser “trinken” und ihre Nährstoffe daraus beziehen können. Das heisst, der Austausch von Wasser und darin gelösten Stoffen zwischen Wurzeln oder Blättern und ihrer Umgebung, der auf Osmose beruht (die ihr hiermit genauer erforschen könnt) ist fein auf einen geringen Salzgehalt abgestimmt.

Kurz gesagt nehmen viele Pflanzen- (und andere) Zellen um so mehr Wasser auf, je mehr Salze sie enthalten – und geben Wasser ab, wenn draussen mehr Salze sind als in ihrem Inneren. Das gilt jedoch nicht für Wurzeln, die Wasser mitsamt der darin enthaltenen Mineralstoffe (die nichts anderes als Salz-Ionen sind) aufnehmen sollen, von welchen die Pflanze sich ernährt.

Geraten diese Pflanzen nun unverhofft an Salzwasser von gestreuten Strassen, “trinken” sie das Wasser mitsamt dem vielen Salz. Das wiederum wird in die verschiedenen Pflanzenzellen verteilt und zieht weiteres Wasser nach sich: Die Zellen schwellen an und funktionieren nicht mehr richtig. In Folge dessen kränkeln die Pflanzen und gehen im schlimmsten Fall ein.

Tiere bekommen wunde Pfoten

Wer schon einmal mit einem Kratzer in der Haut im Meer gebadet hat, wird es selbst erfahren haben: Salzlösung tut weh! Sie kann die Haut reizen, besonders an empfindlichen vorgeschädigten Stellen. Wie zum Beispiel in den Zehenzwischenräumen von Säugetieren. Wenn es uns Menschen juckt oder zwickt, dann kratzen wir – die Tiere hingegen lecken solche wunden Stellen mit der Zunge. Im Speichel der Tiere wiederum lauern Keime, die so an die wunden Stellen geraten und Infektionen hervorrufen können, welche zu stärkeren Entzündungserscheinungen führen. Und mehr Salz in diesen Wunden tut wiederum weh, sodass mehr geleckt wird…

Mit dem Haushund oder der Katze können wir zum Tierarzt gehen, Salben auftragen und eine Halskrause anlegen, um das Lecken zu unterbinden – begeistert werden die Haustiere davon aber nicht sein. Und Wildtiere wie Füchse können in der Regel nicht einmal auf diese Hilfe zählen.

Korrosion von Metall- und Betonbauteilen

Vielleicht ist euch ja auch schon einmal aufgefallen, dass man in Häfen oder allgemein an der Meeresküste besonders viel Rost antrifft – tatsächlich rostet Eisen, das Kontakt mit Salzwasser hat, deutlich schneller als Eisen fernab vom Meer.

Das rührt daher, dass Wasser mit darin gelösten Salz-Ionen wesentlich besser elektrischen Strom leitet als Süsswasser oder gar reines Wasser. Und elektrische Leitfähigkeit ist für das Rosten und ähnliche Prozesse, die die Chemiker als “Korrosion” zusammenfassen, unverzichtbar. Korrosion ist nämliche eine Folge chemischer Reaktionen, bei welchen zwischen den Reaktionspartnern Elektronen ausgetauscht werden. Und Elektronen (oder andere geladene Teilchen) auf Wanderschaft sind…elektrischer Strom.

So können durch salzhaltiges Wasser Elektronen vom Eisen direkt zu dessen Reaktionspartnern wandern, was die Korrosion – das Rosten – besonders einfach macht. Was genau dabei geschieht, könnt ihr übrigens hier in meiner Rostparade nachlesen.

Autos, die über gesalzene Strassen fahren, rosten also ebenso schneller wie Brücken und andere Bauwerke aus Eisen, Stahl oder Stahlbeton, die rund um solche Strassen stehen.

Gibt es Alternativen zum Streusalz?

Da die Probleme, welche das Streuen mit Salz mit sich bringt, den Winterdiensten wohlbekannt sind, gibt es verschiedene Alternativen, die jedoch alle ihren eigenen Haken haben:

Harnstoff oder Ammoniumsulfat

Diese beiden Verbindungen haben eine ähnliche auftauende Wirkung wie Kochsalz und seine schwereren Verwandten. Allerdings enthalten sie Stickstoff (Harnstoff ist CO(NH2)2,Ammoniumsulfat ist (NH4)2SO4 !) in Verbindungen, die für viele Pflanzen sehr nahrhaft sind. Massenweise auf Strassen ausgebracht und im umliegenden Boden versickert können sie daher zu Überdüngung führen. Ausserdem ist auch Ammoniumsulfat eine Ionenverbindung und bringt die gleichen Probleme mit sich wie alle anderen Salze auch.

Abstumpfendes Streugut: Split, Sand, Blähton und ähnliches

Solche Streugüter sind im Prinzip nichts anderes als zerkleinerte Steine – weitgehend wasserunlöslich und unreaktiv. Damit gefährden sie zwar nicht den Stoffwechsel von Pflanzen und Tieren, müssen nach der Verwendung aber wieder eingesammelt und entsorgt werden. Würde man das nicht tun, würden Sand und Steinsplitter irgendwann Rinnsteine und Abflüsse verstopfen.

Und die Entsorgung oder gar Wiederaufbereitung von Streugut ist alles andere als einfach. Nachdem nämlich unzählige Autos darüber gefahren sind, ist das Streugut von Reifenabrieb und anderem Schmutz verunreinigt. Der müsste erst vom Streugut abgeschwaschen und dann seinerseits umweltschonend entsorgt werden.

Was ihr tun könnt, wenn euer Gehweg überfriert

Wenn ihr in Deutschland oder Österreich wohnt, werdet ihr keine grosse Wahl haben. Hier ist nämlich der Einsatz von Streusalz für Privatpersonen verboten (die Winterdienste der Kommunen streuen hingegen bei extremen Wetterbedingungen Salz auf den Strassen).

In der Schweiz gibt es dagegen kein generelles Verbot, sodass ihr hierzulande selbst entscheiden könnt, ob und womit ihr eure Gehwege streut.

Auf eurem privaten Garten- oder Fussweg, fernab von zahllosen Gummireifen, ist abstumpfendes Streugut eine gute Wahl für Pflanzen und Tiere. Ihr werdet es bloss immer wieder nachstreuen und schliesslich wieder einsammeln müssen, sobald Schnee und Eis geschmolzen sind.

Die beste Massnahme gegen Eisglätte auf Wegen und Strassen ist letztendlich das Schneeschippen. Denn was einmal geräumt ist, kann nicht mehr überfrieren und schmilzt im Frühjahr rückstandslos weg. Einzig bei überfrierendem Regen hilft das Schaufeln auch nicht weiter. Aber meiner Erfahrung nach ist das selbst hier in der Schweiz eine Ausnahme-Wettererscheinung.

Bevor ihr irgendetwas streut, empfehle ich euch, erst einmal zu schaufeln was das Zeug hält. Denn ganz ohne den Einsatz von Streugut wird es im heutigen Strassenverkehr kaum mehr gehen. Aber die Menge des dabei verwendeten Streusalzes kann so gering wie möglich gehalten werden. Und dabei könnt ihr alle mitmachen!

Und wie geht ihr gegen Schnee- und Eisglätte vor?

Ein Laien-Defibrillator - Wie funktioniert er?

Eine Fernseh-Notaufnahme in einer typischen Krankenhausserie: Alarmbereitschaft – es herrscht hektisches Treiben. Von draussen ist das Martinshorn des vorfahrenden Rettungswagen zu hören. Die Tür fliegt auf, Sanitäter im Laufschritt schieben eine Rolltrage herein, darauf ein regloser, bereits verkabelter Mensch. Sofort schart sich eine Gruppe blau oder grün gekleideter Gestalten um ihn. Alles ist gleichzeitig zu tun: Beatmungsgerät anschliessen, Tropf erneuern, EKG überprüfen….

Plötzlich ertönt ein alarmierender Dauerpiepton, ein Monitor zeigt eine waagerechte Linie [ein verbreiteter Fehler in solchen Filmszenen… warum? Das erfahrt ihr in diesem Artikel!]: Herzversagen. “Reanimation!”, brüllt der leitende Arzt über das Treiben seiner Helfer und greift nach zwei handtellergrossen, mit einem Gerät verkabelten Platten. In einer fachlich gut beratenen Produktion macht sich einer seiner Helfer inzwischen an eine Herzmassage.

“Defibrillator aufladen – 200 Joule!”, fordert der Arzt mit den Platten an den Händen, und ein schrilles, ansteigendes Pfeifen zeigt an, dass das Gerät in Bereitschaft geht. Schon sind die Platten an die nackte Brust des leblosen Patienten gedrückt. “Achtung, zurück!” Alle anderen Helfer lösen sich von der Rolltrage. Im nächsten Augenblick endet das Pfeifen des Geräts in einem heftigen Schnappen. Der Oberkörper des Patienten bäumt sich auf, springt regelrecht von der Liege. Danach fällt er zurück, so leblos wie zuvor.

“Noch einmal – 250 Joule!”, befielt der Arzt, und das Geschehen wiederholt sich. Einmal, zweimal,… Ist dem Patienten ein Happy End beschieden, stellt sich auf dem Monitor schliesslich eine gleichmässige EKG-Kurve samt rhythmischem Piepsen ein – das Herz schlägt wieder. Bei einem weniger guten Ende bleibt die Linie waagerecht und die Szene endet mit dem traurigen Dauerpiepton, der einen vollkommenen Herzstillstand anzeigt. Der Patient ist tot.

Herzversagen, ein Defibrillator und unser Alltag – wie passt das zusammen?

Schon längst gibt es Defibrillatoren – Elektroschock-Geräte zur Wiederbelebung – nicht mehr nur in Krankenhausserien und dem Arbeitsalltag von Notärzten und Sanitätern. Gefühlt an jedem öffentlichen Ort hier im Dorf hängt ein grüner Kasten mit den drei Buchstaben “AED”. Darin: Ein Defibrillator zur Benutzung durch Laien.

Und das hat seinen guten Grund: Allein in der Schweiz sterben jährlich 10’000 Menschen  an plötzlichem Herzversagen. Das sind durchschnittlich 27 pro Tag! Damit gehört ein plötzlicher Herztod in Industrieländern zu den häufigsten Todesursachen – und zwar noch vor Schlaganfall und Krebs.

Um auf die Geräte aufmerksam zu machen, die solche Leben retten können – die sind nämlich wirklich einfach zu bedienen – hat Victoria von “Kuchenerbse” eine spannende Blogparade ins Leben gerufen. Im Zuge derer zeige ich euch, was ein Defibrillator eigentlich tut, und warum es so wichtig und richtig ist, die Laiengeräte bei einem Notfall auch einzusetzen.

Was ein Defibrillator, kurz “Defi”, tut? Er versetzt unserem Herzen buchstäblich einen Tritt in den…nein, nicht den Gesässmuskel, sondern den Herzmuskel, damit der wieder richtig schlägt. Um zu verstehen, wie der Defibrillator das anstellt, müssen wir verstehen, wie unser Herz funktioniert.

Wie funktioniert unser Herz?

Das Herz ist eine Pumpe, bestehend aus einem Muskel mit mehreren Hohlräumen – zwei Vorhöfen und zwei Herzkammern, der sich rhythmisch zusammenzieht und so das Blut in die Blutgefässe pumpt.

Was treibt das Herz zum Schlagen an?

Der Herzmuskel hat seinen eigenen, vom restlichen Körper unabhängigen elektrischen Antrieb. Einige wenige Zellen im oberen Bereich des Herzens erzeugen Elektrizität, die das ganze Organ zum Schlagen anregt.

Wie wird im Herzen Strom erzeugt?

Körperzellen können wie kleine Batterien funktionieren: Ihre Aussenhülle ist nämlich – je nach ihrer Ausstattung mit Proteinen – nur für bestimmte Ionen (elektrisch geladene Teilchen) durchlässig. Einige Proteine bilden für bestimmte Ionensorten kleine Tunnel durch die Zellwand, andere sind richtige kleine Pumpen, die “ihre” Ionen nur in eine Richtung befördern. So können sich in der Zelle andere Ladungen ansammeln als draussen.

In den sogenannten Schrittmacher-Zellen des Herzens (die bilden den sogenannten Sinusknoten) sind im Ruhezustand in der Zelle mehr negative Ladungen als positive, während mehr positive Ladungen (vor allem Calcium-, Ca2+-Ionen) draussen sind. Würde man jetzt ein Voltmeter mit einem Kontakt in der Zelle und einem Kontakt draussen anlegen, könnte man eine Spannung (Potentialdifferenz) messen. Das ist grundsätzlich an vielen Zellen möglich.

Strompulse durch veränderliche Spannung

Das Besondere an den Schrittmacherzellen ist, dass ihre Aussenhülle für positive Ionen leicht durchlässig ist. Dafür sorgen besondere Protein-Tunnel durch die Zell-Aussenwand (die Mediziner haben Humor, denn sie nennen diese speziellen Tunnel “funny channels”, also “lustige Kanäle”).

Schema für eine Schrittmacherzelle: positive Ladungen sammeln sich draussen, negative drinnen. Durch Ionenkanäle dringen positive Ionen durch die Aussenhülle in die Zelle.

Ein Schema für eine Schrittmacherzelle: rechts oben ein offener “funny channel”, durch den Calcium- (rot) und Kalium-(violett) Ionen in die Zelle gelangen.

So strömen verschiedene postive Ionen mit der Zeit nach innen (Triebkraft dafür ist Osmose, die ich anlässlich der Ei-Experimente hier näher erkläre). Damit wird das Innere der Zelle immer weniger negativ. Wird dabei ein bestimmter Wert (das “Schwellenpotential”) unterschritten, wertet die Zelle dies als Signal, all ihre Eingänge für Ca2+-Ionen zu öffnen.

Schema für eine Schrittmacherzelle: Das Schwellenpotential ist erreicht, Calcium-Kanäle öffnen sich.

Sinkt die Spannung zwischen innen und aussen auf -40 Millivolt, öffnen sich Tunnel für Calcium-Ionen, die so in die Zelle strömen können. Die Spannung sinkt damit sehr schnell weiter.

Nun stürmen die Ca2+-Ionen die Zellen wie Kunden einen Apple-Store beim Erscheinen eines neuen Iphones. So wird die elektrische Ladung drinnen sogar positiv. Das wiederum siganlisiert der Zelle:”Wir sind überfüllt!” Es öffnen sich “Notausgänge” für Kalium(K+)-Ionen, die daraufhin eiligst nach draussen strömen, sodass das Potential rasch wieder in negative Bereiche absinkt.

Schema für eine Schrittmacherzelle: Die Spannung wird wieder aufgebaut.

Durch den Einstrom der vielen positiven Ladungen wird die Spannung positiv. Jetzt öffnen sich Tunnel für Kalium-Ionen (die “Notausgänge”), sodass die K+-Ionen nach draussen können. Die Spannung wird dadurch wieder negativ.

Währenddessen (und eigentlich ständig) arbeiten winzige Pumpenproteine in der Zellhülle daran, die Ca2+-Ionen unter Verbrauch chemischer Energie langsam wieder nach draussen zu befördern. Die Durchlässigkeit der Zellhülle für positive Ionen führt jedoch dazu, dass dies eine rechte Sisyphus-Arbeit ist. Denn die Ionen strömen schneller wieder rein, als sie rausgepumpt werden können. So “entlädt” sich die Zelle bald von neuem und muss wiederum die K+-Notausgänge öffnen, um ihr Ausgangspotential wieder herzustellen.

Das alles geschieht normalerweise 60 bis 100 mal in der Minute.

Wie können solche Signale durch den Herzmuskel fliessen?

Alle Zellen im Herzmuskel sind durch allgemein ionendurchlässige Kanäle miteinander verbunden. Wenn positive Ionen die Schrittmacherzellen stürmen, drängen sie auch durch diese Kanäle in benachbarte Zellen und “entladen” diese ebenfalls, sodass sie wiederum ihre Nachbarn mit entladen, auch wenn die keine “funny channels” besitzen.

Längsschnitt durchs menschliche Herz mit eingezeichneten Reizleitungen

Die “Nerven”, durch welche sich die elektrischen Impulse durch das Herz ausbreiten, sind violett eingezeichnet: Der Sinusknoten liegt links oben (1). Von dort breiten sich die Signale über die Vorhöfe aus (einer davon ist links angeschnitten) und münden in den AV-Knoten (2). Weiter werden sie über das His-Bündel zu den Verzweigungen der Purkinje-Fasern (3) in das Muskelgewebe um die Herzkammern weitergeleitet. (von J. Heuser [CC BY 2.5 ], via Wikimedia Commons)

So breitet sich die Entladung zunächst in die Muskelzellen der Herzvorhöfe aus. Und Muskelzellen erkennen viel Ca2+ in ihrem Inneren als Signal für “Zieh dich zusammen!”. So ziehen sich die Vorhöfe zusammen und quetschen dabei das Blut aus ihrem Innern in die Herzkammern.

Indessen erreicht die Ausbreitung der Entladung die nächsten Nachbarn der Vorhof-Muskelzellen – eine besondere Art Nervenzellen, die vom AV-Knoten ausgehen, sich zum His-Bündel und weiter zu den Purkinje-Fasern verzweigen. Diese feinen “Nervenenden” münden schliesslich in die unteren Enden der Herzkammern (also an der Herzspitze!), von wo die sich ausbreitende Entladung ihren Weg durch die Herzkammer-Muskelzellen nimmt (und zwar von der Herzspitze zurück in Richtung der Vorhöfe!). Die so in die Muskelzellen einströmenden Calcium-Ionen bewirken wiederum, dass die Muskelzellen sich zusammenziehen. So wird das Blut aus den Herzkammern in den kleinen und grossen Kreislauf hinausgedrückt.

Animation der Erregungsausbreitung durch das schlagende Herz - dazu: Verlauf einer normalen EKG-Kurve

Der Weg der sich ausbreitenden Entladungen (rot) durch den schlagenden Herzmuskel: Die Wellen und Zacken im EKG stehen für Änderungen der Spannung an den Zellen. Der erste Hügel zeigt die Ausbreitung der Entladung über die Vorhöfe an, die grosse Zacke die Ausbreitung in die Herzkammern. Der zweite Hügel dahinter entsteht durch die Rückkehr der Herzkammerzellen zur ursprünglichen Spannung. (By Kalumet [GFDL or CC-BY-SA-3.0], from Wikimedia Commons)

Warum es keinen Signal-Salat gibt

Dabei sind die Herzmuskelzellen so eingerichtet, dass es nach der Entladung ein Weilchen (etwa 2-3 Zehntelsekunden) dauert, bis die Notausgänge sich öffnen und das Potential im Inneren wieder negativ wird. In diesem Zeitraum kann sich keine weitere Entladung durch die Zellen ausbreiten (denn die sind ja schon entladen). So wird verhindert, dass ein Impuls vom Sinusknoten anfängt, innerhalb des Herzmuskels im Kreis zu laufen. Stattdessen verläuft das Signal im Sande, sobald es keine Nachbarzellen mehr gibt, die noch nicht entladen sind.

Was passiert, wenn die Sinuszellen kaputt gehen?

So ein lebenswichtiges Organ wie das Herz ist natürlich mit Notfallsystemen ausgestattet. So können auch die Zellen des AV-Knotens als Schrittmacher wirken – allerdings langsamer (40 bis 55 mal pro Minute), sodass normalerweise stets ein Impuls vom Sinusknoten ankommt, bevor der AV-Knoten selbst einen erzeugen kann. Wenn der Sinusknoten aber ausfällt, treibt der AV-Rhythmus zumindest die Herzkammern zum langsamen Weiterarbeiten an. Damit stirbt der Körper nicht sofort, wenn es im Sinusknoten hakt. So erhalten Ärzte die Gelegenheit, dem Patienten einen Herzschrittmacher – ein technisches Gerät, das die Arbeit des Sinusknotens übernimmt und rhythmisch elektrische Entladungen anstösst – einzupflanzen.

Übrigens: Wenn neben dem Sinusknoten auch der AV-Knoten streikt, können die Herzkammern sogar ein wenig von alleine pumpen – allerdings nur 25 bis 40 mal pro Minute, was zur Versorgung des Körpers mit Sauerstoff nicht wirklich ausreicht. Deshalb kann der Notarzt seinen Defibrillator zu einem “äusseren” Schrittmacher umfunktionieren und durch die Hand-Elektroden, die sonst zur Verabreichung des grossen Elektroschocks dienen, kleinere Strompulse schicken (in so einem Zustand ist der Patient naturgemäss bewusstlos und wird im Folgenden narkotisiert, sodass er von den Stromschlägen nichts mitbekommt). Die halten das Herz des Patienten auf Trab, bis er in der Klinik ankommt und einen richtigen Herzschrittmacher bekommen kann.

Und wann braucht man einen Defibrillator?

Wenn nun innerhalb des Herzgewebes, zum Beispiel in einer Purkinje-Faser, etwas kaputt ist, kann es passieren, dass sich die Zellen an der kaputten Stelle nicht entladen können. Wenn dann ein Impuls vom Sinusknoten eintrifft, versandet er an dieser Stelle. Das führt jedoch dazu, dass die Zellen gleich hinter der kaputten Stelle in Entladungsbereitschaft bleiben. So kann sich der Impuls, nachdem er über eine andere Purkinje-Faser in den Herzmuskel gelangt ist, auch rückwärts durch die beschädigte Faser bis zum Hindernis ausbreiten.

Wenn er dort versandet, ist das nicht weiter schlimm. Wenn der rückwärts gerichtete Impuls allerdings weitere entladungsfähige Zellen findet, kann er sich einen Weg um das Hindernis herum suchen und die inzwischen in die Bereitschaft zurückgekehrten Zellen erneut entladen. Der Impuls läuft dann im Kreis!

Vom Flattern und Flimmern

Und diese Kreisläufe können ziemlich schnell vonstatten gehen. Schon bei einer grosszügigen Entladungspause von 3 Zehntelsekunden wären rein rechnerisch über 180 Umläufe in der Minute möglich: Extremes Herzrasen! Im schlimmsten Fall wächst sich das Ganze zu einem regelrechten Kurzschluss. Die Pulse laufen dann so schnell, dass das Herz nur noch wie rasend zuckt und nicht mehr richtig pumpen kann.

Bei 200 bis 350 Umläufen in der Minute durch die Herzkammern sprechen Ärzte von “Kammerflattern”. Das kann mit einem noch tastbaren aber entsprechend rasenden Puls einher gehen, wenngleich der Patient bewusstlos ist. Dann kann der Notarzt versuchen, den Kurzschluss mit einem Medikament, das die Zellen zeitweise für Ionen undurchlässig(er) macht, zu unterbrechen.

Bei etwa 300 bis 800 Umläufen in der Minute sprechen Ärzte von Kammerflimmern. Eigentlich handelt es sich dabei dann weniger um geordnete Umläufe als um ein wildes Entladungs-Chaos kurzgeschlossener Zellen. In diesem Zustand hat ein Patient keinen Puls mehr – das Herz kann gar nicht mehr pumpen.

Woher kennt man dann die mögliche Anzahl Umläufe bzw. Zuckungen?

Auf dem EKG (Elektrokardiogramm), das den Weg der elektrischen Entladungen durch das Herz aufzeichnet, kann man Kammerflimmern sehen: Es zeigen sich 300 bis 800 kleine Zacken pro Minute auf dem Monitor. Spätestens jetzt kann ein Defibrillator Leben retten.

EKG-Aufzeichnung während eines Kammerflimmerns: Eine dichte Reihe vieler kleiner Zacken.

Kammerflimmern auf dem EKG

Ich kann mich jedoch nicht erinnern, solch eine Zackenreihe je in einem Film oder einer Krankenhausserie gesehen zu haben. Dabei ist genau dieses Flimmern – und nicht ein stehendes Herz (die waagerechte Linie) – der eigentliche Anlass für den Einsatz des Defibrillators. Trotzdem erfreut sich das Defibrillieren in Filmszenen grosser Beliebtheit. Gibt ja schliesslich eine Menge Dramatik her.

Was macht ein Defibrillator?

Weil der Strom im Herzen in Form sich ausbreitender Entladungen von Zellen fliesst, kann man einen Kurzschluss recht einfach unterbrechen: Man sorgt dafür, dass sich alle Zellen auf einen Schlag entladen. Dann muss der kreisende Impuls zwangsläufig versanden. Und um alle Zellen gleichzeitig zu entladen, braucht man einen mächtigen Strompuls als Anstoss. Den liefert der Defibrillator.

Der stärkste aller Schrittmacher

Das Gerät enthält einen Kondensator – ein elektrisches Bauteil, das sich wie eine Mega-Schrittmacherzelle “aufladen” kann, indem es positive und negative Ladungen voneinander getrennt speichert. Auf Knopfdruck kann der Kondensator entladen und dieser “Puls” auf die Reise geschickt werden: Durch die Kabel vom Gerät zu den Paddles – den flachen Elektroden – in der Hand des Notarztes oder den Klebe-Elektroden eines automatischen Defibrillators und über deren grosse Oberfläche in den Brustkorb des Patienten.

Dort entlädt der Puls bestenfalls alle Zellen zwischen den Elektroden – alle Herzzellen eingeschlossen – gleichzeitig. Die Brustmuskeln werten die Entladung als Befehl, sich zusammen zu ziehen. Deshalb bäumt sich der Körper des Patienten in der Krankenhausserie beim Defibrillieren so von der Liege auf. Auch die Herzmuskelzellen ziehen sich zusammen und bleiben allesamt für wenige Zehntelsekunden entladen, bevor sie alle zusammen zur “Bereitschaft” zurückkehren.

Wenn dann die nächste “normale” Entladung vom Sinusknoten her kommt, kann sie sich ordnungsgemäss ausbreiten, und das Herz schlägt bestenfalls normal weiter. Zumindest vorerst – denn der Schaden an der Leitung im Herzen, der zum Kurzschluss geführt hat, wird durch den Stromschlag oft nicht behoben. Dafür haben die Ärzte nun Zeit, diesen Schaden auszumachen und zu beheben (indem sie zum Beispiel einen Herzinfarkt behandeln).

Warum müssen beim Defibrillieren alle anderen zurücktreten?

Der menschliche Körper, ganz besonders die Hautoberfläche, ist im Ganzen elektrisch leitfähig. So kann der heftige Stromschlag, der sich vom Defibrillator in die Brust des Patienten fährt, auch auf Menschen ausbreiten, die den Patientenkörper berühren. Deshalb warnt der Notarzt vor dem Auslösen des Stromschlags seine Mitarbeiter, und alle treten kurz zurück, damit niemand ungewollt getroffen wird.

Das tut nämlich nicht nur weh, sondern ein unkontrollierter Strompuls von aussen kann auch zum Kurzschluss im Herzen führen (genau deshalb ist es so gefährlich, in Steckdosen oder an Leitungen unter Strom herumzufummeln!). Und der Notarzt will ja nicht als nächstes einen seiner Kollegen defibrillieren müssen…

Wie können Laien mit einem so gefährlichen Gerät umgehen?

An vielen öffentlichen Orten, Bahnhöfen, Schulen, Sportplätzen,… findet man heutzutage tragbare Defibrillatoren, die von Laien eingesetzt werden sollen, wenn plötzlich jemand “wie tot” zusammenbricht. Doch ist das nicht gefährlich? Kann man damit nicht furchtbar viel falsch machen?

Nein: Diese Laien-Defibrillatoren (AED) sind so aufgebaut, dass sie so gut wie automatisch funktionieren! Eine Bedienungsanleitung mit Bildern (ähnlich der Karte mit den Sicherheitshinweisen im Flugzeug) zeigt, wie man die Elektroden auf den nackten Brustkorb des Patienten klebt. Sobald die Elektroden an das Gerät angeschlossen sind, “liest” der AED zunächst das EKG des Patienten. So kann er selbst erkennen, ob ein normaler, langsamer, schneller Herzschlag oder die vielen kleinen Zacken eines Kammerflimmerns auftreten.

Ein typischer AED (Laien-Defibrillator) mit Zubehör

Ein halbautomatischer Laien-Defibrillator mit rotem Knopf, Anleitungskarte, Klebeelektroden und Handbuch (By GO (MedPlus Medizintechnik GmbH) [CC BY 4.0 ], via Wikimedia Commons)

Nur dann, wenn das Gerät eine Rhythmusstörung erkennt, die durch einen Stromschlag behoben werden kann (zum Beispiel ein Kammerflimmern), gibt es einen Alarm von sich und fordert den Helfer dazu auf, einen Stromstoss auszulösen. Das wird entweder auf einem Bildschirm angezeigt, oder das Gerät spricht sogar zum Helfer.

In der Regel kann der Helfer die Entladung auslösen, indem er einen grossen roten Knopf drückt. So kann ein Mensch seine Mithelfer warnen: “Achtung, Abstand halten!”, sodass alle Helfer zurückweichen können, bevor der Stromstoss kommt.

Seltener funktionieren die Geräte vollautomatisch und lösen den Stromstoss von selbst aus. Das ist jedoch für die Helfer weniger sicher (wenn jemand die Warnung des Geräts überhört, bekommt er zwangsläufig einen Schlag ab), sodass bevorzugt halbautomatische Geräte mit dem roten Knopf zum Einsatz kommen.

Nach dem Stromstoss verfolgt das Gerät weiter das EKG des Patienten, sodass es bei Bedarf weitere Defibrillations-Versuche machen kann.

Was können wir tun, wenn jemand in unserer Umgebung “umkippt”?

Wenn jemand in eurer Umgebung unvermittelt zusammenbricht, können ganz einfache Massnahmen Leben retten:

  1. Sollte jemand in einer gefährlichen Situation “umgekippt” sein, bringt ihn oder sie zunächst rasch in Sicherheit oder lasst jemanden die Umgebung sichern (auch um euch selbst als Helfer nicht zu gefährden!).
  2. Wählt die Notrufnummer (oder lasst das jemanden tun: in der Schweiz und Österreich 144, in Deutschland 112). Die Notrufzentrale wird sofort eine/n Ambulanz/Krankenwagen und allenfalls einen Notarzt losschicken. Zudem kann der Mitarbeiter am Telefon euch direkt bei den nächsten Schritten anleiten:
  3. Macht einen kurzen “BAP”- (Bewusstsein-Atmung-Puls-)Check: Sprecht den Patienten eindringlich an (“Können Sie mich hören?” etc.). Wenn er nicht reagiert – also bewusstlos ist – prüft seine Atmung (hebt und senkt sich der Brustkorb?) und seinen Puls (am besten an der Halsschlagader oder ggfs. in der Leistengegend – und nicht mit dem Daumen!).
  4. Findet ihr keinen regelmässigen Puls, schickt jemanden, den nächsten Defibrillator zu holen (oder holt ihn selbst, wenn er in unmittelbarer Nähe ist). Beginnt dann sofort mit einer Herz-Lungen-Wiederbelebung:
  5. Legt den Bewusstlosen auf den Rücken. Macht das Brustbein des Patienten frei (von Knöpfen und anderen Störenfrieden) und platziert eure Handballen etwa drei Finger breit oberhalb der Magengrube – einen über den anderen. So könnt ihr das Brustbein kurz und kräftig nach unten drücken (keine Scheu vor möglichen Rippenbrüchen – die sind im Vergleich zum Tod durch Herzversagen das kleinere Übel!). Drückt in rhythmischen Abständen – etwa 100 bis 120 mal pro Minute. Am besten reanimiert man zu zweit: einer drückt und einer beatmet! Als passender Rhythmus für eine solche Herzmassage bei Erwachsenen* gilt der Beat des BeeGees-Songs “Stayin’ alive” (wie passend) oder neuerdings auch von “Macarena”. Wenn euch ein Mitarbeiter der Notrufzentrale am Telefon anleitet, kann er euch den Rhythmus auch vorgeben.
  6. Mund-zu-Nase-Beatmung: Legt den Kopf des Bewusstlosen leicht in den Nacken. Schaut nach, ob die Atemwege frei sind (wenn nicht, macht sie frei). Haltet dann mit einer Hand den Mund zu, indem ihr den Unterkiefer gegen den Oberkiefer schiebt und legt eure geöffneten Lippen über die Nasenlöcher des Bewusstlosen. Dann atmet einfach aus (unsere Ausatemluft enthält noch reichlich Sauerstoff). Der Brustkorb des Bewusstlosen sollte sich leicht heben. Nehmt die Lippen von der Nase und atmet vor der nächsten Atemspende normal ein.
  7. Wenn ihr den AED zur Hand und einsatzbereit habt, macht eine möglichst kurze Pause beim Drücken und klebt die Elektroden auf die nackte Haut des Bewusstlosen. Macht dann mit Herzmassage und Beatmung weiter, bis euch das Gerät andere Anweisungen gibt (z.B. zur Auslösung des Stromstosses).
  8. So lange das Gerät keine Entwarnung gibt (weil es einen “normalen” Puls registriert), macht auch nach dem Stromstoss mit der Wiederbelebung weiter – bis die Sanitäter oder/und der Notarzt eintreffen und übernehmen!

Eine Herz-Lungen-Wiederbelebung ist mächtig anstrengend und es gibt vieles gleichzeitig zu tun. Fordert daher andere Personen in der Umgebung auf, euch zu helfen und löst euch beim Drücken ab, bis der Arzt kommt (wörtlich gemeint!).

*Kinder haben eine höhere Herzfrequenz: Je kleiner das Kind ist, desto weniger stark (für die Herz-Lungen-Wiederbelebung bei einem Säugling reichen allenfalls zwei Daumen kräftiger Hände aus), aber desto schneller müsst ihr drücken, um den Kreislauf in Gang zu halten. Laien-Defibrillatoren sind grundsätzlich auf Erwachsene ausgelegt. Beachtet allfällige Altersangaben auf dem Gerät! Vielen AEDs liegen aber spezielle Elektroden für Kinder bei. Solch ein Gerät erkennt diese automatisch, wenn sie angeschlossen werden, und schaltet auf einen Kinder-Modus um.

Bei solchen Notfällen gilt zudem immer: Lieber einmal zuviel den Notruf wählen bzw. den AED holen als einmal zu wenig. Scheut euch also nicht, den Laien-Defibrillator zu benutzen – falsch machen kann man damit nichts! – und die Profis zur Hilfe zu rufen.

Wie könnt ihr einen AED-Defibrillator finden?

Hier in der Schweiz sind die Standorte von Laien-Defibrillatoren deutlich durch grüne Tafeln mit “AED” in weissen Buchstaben gekennzeichnet. Die sind kaum zu übersehen.

Kasten am Flughafen mit Laien-Defibrillator und grüner Hinweistafel mit "AED"

Ein Laien-Defibrillator mit typischer Hinweistafel am Flughafen von Amsterdam.(By Steven Fruitsmaak [GFDL, CC-BY-SA-3.0 or CC BY-SA 2.5 ], from Wikimedia Commons)

Was aber, wenn ihr in einem Notfall nicht wisst, wo der nächste solche Standort ist?

Hier helfen die Website und App von CISALI (“Citizens save lives”): Hier sind viele Defibrillatoren rund um den Globus auf einer Google-Map verzeichnet. So könnt ihr auf einen Blick sehen, wo ihr den nächsten findet. Aber woher nehmen die die Daten?

Ganz einfach: Von euch! Jeder, der unterwegs in seiner Umgebung einen Defibrillator findet, gleich von welchem Hersteller oder von wem dort platziert, kann den Standort des Geräts auf der Website oder über die Map melden!

Ich habe heute morgen einen AED im hiesigen Einkaufszentrum entdeckt, der auf der CISALI-Karte noch fehlt. Den habe ich vorhin gleich angemeldet – das geht ganz einfach ohne Registrierung oder dergleichen. Vielleicht kann damit irgendwann einmal ein Leben mehr gerettet werden. Viva la Reanimation!

 

Und was ist mit euch? Habt ihr schon einmal jemanden wiederbeleben müssen? Oder wurdet gar selbst reanimiert? Wisst ihr, wo in eurer Umgebung es einen AED gibt? Und würdet ihr ihn im Notfall auch benutzen?

 

Rauchen schadet der Gesundheit – das weiss jeder, denn es steht schliesslich auf jeder Tabak-Packung. Dass Zigarettenabfälle ebenso der Umwelt schaden, wird dabei jedoch verschwiegen. Und wer kennt sie nicht, die in Bahngleisen, an Strassenrändern, in Parks und an Stränden herumliegenden Zigarettenkippen, die viele Leute achtlos in die Gegend werfen. Selbst in der deutschsprachigen Schweiz findet man sie noch. Und hier sei das achtlose Wegwerfen von Zigarettenkippen innerhalb Europas noch am meisten verpönt.

 

Wie ein winziger Stummel zum Problem wird

Einze Zigarettenkippe ist doch winzig, oder nicht? Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt das Gewicht eines Filters, 5x5x15mm, auf 0,17g. Was kann so ein kleines Ding schon stören? Die Menge machts: Von 5 bis 6 Billionen (das ist eine 5 oder 6 mit 12 Nullen!) Zigaretten, die weltweit in einem Jahr geraucht werden, landeten laut WHO im Jahr 2014 bis zu 4 Billionen Filter irgendwo in der Gegend – und nicht im vorgesehenen Aschenbehälter. Das sind bis zu 680’000 Tonnen Zigarettenkippen!

Und wir alle wissen, wie abstossend es aussieht, wenn die überall herumliegen. Dabei ist der äussere Eindruck noch das kleinste Problem.

 

Warum gibt es Zigarettenfilter, wenn die so viel Abfall machen?

Bis in die 1950er Jahre bestanden Zigaretten nur aus Tabak und einer Papierhülse, die weitestgehend verbrannten. Dann fand man heraus, dass der Tabakrauch neben dem Nicotin, auf das man es abgesehen hatte, reihenweise (weitere) gesundheitsschädliche Stoffe enthält: Schwermetalle, Verbrennungsrückstände wie aromatische Kohlenwasserstoffe, Teer und viele mehr… und die alle atmeten die Raucher ungehindert ein – und wurden all zu schnell krank davon.

Nun tragen krankmachende Produkte nicht gerade zum guten Ruf eines Industriezweigs bei. Deshalb ersannen die Hersteller eine Vorrichtung, um die gesundheitsschädlichen Stoffe (zumindest teilweise) vom übrigen Rauch abzutrennen, bevor der Raucher ihn einatmet: Einen Filter.

Wie ein Filter funktioniert

Ein Filter ist ein poröses – also ein von winzigen Öffnungen durchzogenes – Material, durch welches der Rauch hindurchströmt. Dabei bleiben bestimmte Partikel – weil sie zu gross für die Öffnungen sind – in dem Material hängen, während kleine Moleküle ungehindert hindurch gelangen können.

Ein ganz einfacher Filter ist das Spielzeugsieb im Sandkasten: Feiner Sand gelangt hindurch, gröbere Kiesel bleiben in den Maschen hängen. Auch ein Kaffeefilter funktioniert so: Wasser mit darin gelösten Farb- und Aromastoffen gelangt hindurch, während die groben Kaffeesatz-Partikel im Filter zurückbleiben.

Das passende Material, um Billionen handliche, möglichst leichte Filter für Zigarettenrauch herzustellen, war seinerzeit und bis heute ein Kunststoff namens Celluloseacetat.

 

Was ist Celluloseacetat?

Cellulose: Ein Naturstoff

Cellulose ist ein Biopolymer, d.h. ein riesenlanges Kettenmolekül, das von Lebewesen hergestellt wird. Und zwar in diesem Fall von Pflanzen. Die speichern nämlich ihre energiereichen Zucker – speziell Glucose, die sie per Fotosynthese herstellen – indem sie die kleinen Zucker-Moleküle zu langen Ketten aneinander knoten: Cellulose ist damit ein Vielfachzucker, ein Polysaccharid. Die Rohform, in welcher Cellulose in der Industrie aus Pflanzen gewonnen wird, ist besser als “Zellstoff” bekannt. Sie dient unter anderem zur Herstellung von Papier.

Ein Ausschnitt aus einem Cellulose-Molekül - dem Rohstoff für die Herstellung von Zigarettenfiltern

Zellulose – ein Biomolekül. Die Zeichnung zeigt ein sich immer wiederholendes Kettenglied.

Es gibt reichlich Mikroorganismen, die sich von lebenden oder toten Pflanzenteilen ernähren. Die leben entweder eigenständig oder besiedeln den Verdauungstrakt verschiedener pflanzenfressender Tiere (und des Menschen!). Dort übernehmen sie für ihre grossen Wirte die Verarbeitung der Cellulose zu verwertbaren Einfach- oder Zweifachzuckern. Damit ist Cellulose gut biologisch abbaubar.

Essigsäure: Ein weiterer Naturstoff kommt dazu

Wenn man die Cellulose aber mit reiner Essigsäure (und einem passenden Katalysator) zusammenbringt, können die Essigsäure-Moleküle mit den OH-Gruppen der Glucose-Ringe in der Cellulose reagieren. Die Reaktion wird Veresterung genannt: Aus einer Säure (hier Essigsäure) und einem Alkohol (ein Stoff mit OH-Gruppen, hier die Cellulose – ja, Zucker sind chemisch gesehen Alkohole) entsteht ein sogenannter Ester.

Chemiker benennen solche Stoffe als [Säure][Alkohol]-Ester (hier so etwas wie “Essigsäurecellulosyl-Ester”) oder als [Alkohol][Salz/Rest der Säure] (hier: “Celluloseacetat” – denn die Salze und andere Verbindungen der Essigsäure heissen “Acetate”). Da die Cellulose an diesem Molekül den Löwenanteil hat, ist der zweite Name treffender. Deshalb hat sich “Celluloseacetat” als Name für diesen Ester allgemein durchgesetzt.

Celluloseacetat: In dieser Ausführung sind zwei von drei OH-Gruppen der Zucker-Ringe mit Essigsäure verestert.

Celluloseacetat für Zigarettenfilter: Zwei von drei OH-Gruppen der Cellulose sind nun mit je einem Essigsäurerest (CH3COO-) verestert.

Je nachdem, wie viele OH-Gruppen der Cellulose so verestert sind, haben die verschiedenen Celluloseacetate leicht unterschiedliche Eigenschaften. Für die Herstellung von Fasern – auch für Zigarettenfilter – eignet sich die Sorte mit zwei von drei veresterten OH-Gruppen pro Glucose-Ring besonders gut.

Aber: Aus zwei Naturstoffen wird ein Kunststoff

Und da auch Essigsäure ein Naturstoff ist, könnte man meinen, Celluloseacetat trage seine Bezeichnung als “Biokunststoff” zu Recht. Es gibt allerdings ein Problem damit:

Die Essigsäurereste an den Zuckerketten sind so sperrig, dass die massgeschneiderten Enzyme von cellulosefressenden Mikroben die Acetylcellulose kaum mehr spalten können. Und da Acetylcellulose ein Kunststoff ist, hält die Natur dafür keine (bekannten) massgeschneiderten Enzyme bereit. Somit hat Acetylcellulose eine unliebsame Eigenschaft mit den Erdölkunststoffen gemein: Sie ist nur schwerlich biologisch abbaubar (das dauert mindestens 15 Jahre, in Salzwasser angeblich sogar bis 400 Jahre!).

Das mag den Herstellern von Textilfasern vielleicht gefallen: Wer möchte schon Kleidung oder Regenschirme, die sich bei Wind und Wetter langsam auflösen? Wenn es um Wegwerfprodukte wie Zigarettenfilter geht, wird die mangelnde oder fehlender Abbaubarkeit aber zum Problem. Denn einmal weggeworfen bleibt so ein Kunststoff viel zu lange unbehelligt liegen.

 

Kann man Celluloseacetat recyceln?

Mit vielen Kunststoffen kann man das. Auch mit Celluloseacetat dürfte das nicht all zu schwer sein. Ester sind nämlich empfindlich gegenüber basischen Stoffen. Eine Base katalysiert nämlich die sogenannte Ester-Verseifung (mit dieser Reaktion wird auch Seife hergestellt, deshalb heisst sie so!) : Aus einem Ester werden in basischer Umgebung wieder Säure und Alkohol – also Essigsäure und Cellulose. Und die mag man voneinander trennen, um die Cellulose weiter abzubauen oder wiederzuverwerten…

Oder man verwendet zur Herstellung von Zigarettenfiltern statt Acetylcellulose einen anderen, biologisch abbaubaren Stoff. Dann müsste man die Billionen von Kippen nicht einmal wieder einsammeln, um sie zu recyceln…

Schön wäre es, wenn das so einfach wäre. Leider wird dabei nicht berücksichtigt, welchem Sinn und Zweck Zigarettenfilter dienen: Die filtern giftige Stoffe aus dem Rauch. Die dann zwangsläufig im Filter hängen. Und die vor dem Recycling da wieder raus zu bringen wäre aufwändig und teuer – und sie in abbaubaren Filtern liegen zu lassen nicht weniger gefährlich.

 

Das eigentliche Problem mit Zigarettenfiltern

… ist somit nicht der Kunststoff, aus dem sie bestehen. Sondern das, was nach dem Rauchen darin ist. Und in Zigarettenrauch lassen sich bis zu 9600 verschiedene Stoffe nachweisen, von welchen laut WHO mindestens 7000 gefährlich sind.

Im Zigarettenfilter bleiben davon vor allem jene hängen, die zu grösseren Partikeln zusammen klumpen und so nicht mehr durch die Poren passen.

Dazu gehören unter anderem

  • Kohlenwasserstoffe (“Teer”: sowohl langkettige, wie man sie auch als Erdölbestandteile kennt, als auch ringförmige (“cyclische”) und aromatische Kohlenwasserstoff, darunter Benzol, Toluol und die ebenso als krebserregend bekannten PAK bzw. PAH (Polyaromatischen Kohlenwasserstoffe bzw. polyaromatic hydrocarbons)
  • Phenol und damit verwandte Stoffe, die ebenfalls zu den aromatischen Verbindungen zählen und giftig sind
  • Nicotin und andere Giftstoffe aus der Gruppe der Alkaloide
  • Schwermetallionen z.B. von Cadmium, Quecksilber, Kupfer, Arsen, Nickel, Blei
  • Rückstände von Pflanzenschutzmitteln (aus dem Tabak-Anbau)
  • Spuren radioaktiver Isotope wie Polonium 210 (die werden von der Tabakpflanze besonders eifrig aus der Luft gesammelt)

 

Neue Zigarette im Vergleich mit Zigarettenkippe: Rückstände aus dem Zigarettenrauch färben den gebrauchten Filter bräunlich.

Links: Filter einer neuen Zigarette – das saubere Zelluloseacetat ist weiss.
Rechts: Filter einer gerauchten Zigarette: Rückstände aus dem Rauch färben den Filter gelblich braun (By Akroti [CC BY-SA 2.5 ], from Wikimedia Commons)

Achtung! Zigarettenfilter halten nicht was sie versprechen!

All diese Stoffe werden vom Zigarettenfilter höchstens zur Hälfte abgefangen, sodass sie auch im eingeatmeten Rauch enthalten sind! Passivraucher bekommen überdies den ungefiltert aufsteigenden Rauch vom anderen Ende der Zigarette mit!

 

Welcher Schaden durch weggeworfene Zigarettenkipppen entsteht

Das ist eine stattliche Liste als Umweltgifte und als gesundheitsschädlich berüchtigter Stoffe. Und sie alle landen tagtäglich dort, wo wir zur Arbeit gehen, wo unsere Kinder spielen, wo wir unsere Ferien geniessen möchten. Und dort will sie wirklich niemand haben. Denn Wind und Wetter ausgesetzt lösen sich die Schadstoffe mit der Zeit aus den Kippen, gelangen in Böden und Gewässer.

Besonders das Nicotin und andere Stoffe aus der Gruppe der Alkaloide sind akut giftig. Und das nicht nur für Kleinlebewesen (deshalb wurde Nicotin als Pflanzenschutzmittel im Ackerbau verwendet, bis es in den 1970er Jahren als zu giftig verboten wurde!). Ebenso können sich kleine Kinder, die Zigarettenkippen finden und verschlucken, daran vergiften.

Schon ein bis drei Kippen können bei Kleinkindern Vergiftungserscheinungen wie Übelkeit, Durchfall und Erbrechen auslösen. Und das passiert gar nicht so selten. Allein der Giftnotruf Berlin hat im Jahr 2008 921 Fälle von verschluckten Tabakabfällen bei Kleinkindern gezählt. Anfang der 2000er Jahre waren es noch rund 260 Fälle im Jahr.

 

Was wird gegen den Sondermüll auf den Strassen getan?

Kein Wunder, treiben Städte, Gemeinden und Tourismusbetriebe einen Riesenaufwand, um die Kippen zu beseitigen. Allein in der “sauberen” Schweiz legen Städte und Gemeinden Jahr für Jahr 55 Millionen Franken nur für das Beseitigen von Zigarettenkippen hin!

Andere Länder greifen zu wahrhaft drakonischen Massnahmen: In Singapur, das wir bald besuchen werden, gibt es schmerzhaft hohe Bussgelder für das Wegwerfen von Zigarettenkippen (und anderen Abfällen). Sogar mit Stockschlägen oder Gefängnisstrafen muss man laut den Reiseinformationen des Eidgenössischen Departements für auswärtige Angelegenheiten EDA rechnen.

Selbst das hilft jedoch nur so lange, wie konsequent überwacht und bestraft wird. Dass viele Stoffe in Zigarettenkippen eigentlich als Sonderabfall entsorgt gehören, ist zu vielen Menschen rund um den Globus nicht bewusst. Auch in Mitteleuropa.

 

Was ihr gegen die Kippenflut tun könnt

  1. Ihr alle könnt dazu beitragen, dass weniger Zigarettenkippen eure Umwelt verdrecken. Und zwar so:
  2. Nicht (mehr) rauchen: Die wirkungsvollste Methode – und sowieso besser für eure Gesundheit. Auch wenn es oft leichter gesagt als getan ist.
  3. Wenn ihr doch (noch) raucht: Nicht dort rauchen, wo Kinder spielen oder ihr die Natur geniessen möchtet
  4. Ganz wichtig: Wenn ihr raucht, entsorgt Asche und Kippen in einen dafür vorgesehenen Abfallbehälter! Werft sie niemals einfach weg!
  5. Wenn ihr dort rauchen möchtet, wo es keine fest angebrachten Aschenbehälter gibt: Nehmt einen verschliessbaren Aschenbecher mit, damit ihr Asche und Kippen später richtig entsorgen könnt!
  6. Wenn ihr andere beobachtet, die ihre Kippen einfach in die Gegend werfen: Weist sie auf die Gefährlichkeit der Zigarettenabfälle und allenfalls vorhandene Ascheimer hin.
  7. Sprecht mit euren Kindern offen und eindringlich darüber, dass auch Zigarettenkippen “richtig giftig” sind. Dass sie nicht in den Mund genommen werden dürfen oder auch nur herumliegen sollten. Im besten Fall bleibt etwas davon hängen, wenn sie später einmal als Jugendliche unter sich sind.
  8. Nehmt die Säuberung “eures” Spielplatzes, Dorfplatzes, Seeufers oder Lieblings-Naherholungsgebietes selbst in die Hand – am besten mit der ganzen Familie. Sammelt herumliegende Kippen ein, um sie ordnungsgemäss zu entsorgen. Nicht vergessen: Schutzhandschuhe tragen!

 

Sind E-Zigaretten eine Lösung für das Kippenproblem?

Warum steht “Steigt auf E-Zigaretten um” nicht auf der Liste oben? Diese handlichen elektrischen Geräte erzeugen Wärme, welche eine Flüssigkeit mit oder ohne Nikotin aus Tabak oder anderen Erzeugnissen zum Verdampfen bringt. Der Dampf kann dann anstelle von Zigarettenrauch eingeatmet werden.

Sollte das nicht alle Probleme mit giftigem Rauch und Kunststoff-Filtern lösen?

Auch E-Zigaretten bestehen aus Kunststoffen, Metallen, Elektronik, enthalten Batterien und müssen mit Patronen – Behältern für die zu verdampfenden “Liquids” – bestückt werden.

Eine E-Zigarette der vierten Generation: ein hochtechnisches Stück Elektronik

Eine E-Zigarette wie diese ist ein hochtechnisches elektronisches Gerät, das aus einer Vielzahl von Stoffen besteht und alle Umweltprobleme von Elektronik und ihrer Herstellung mit sich bringt. (By Jacek Halicki [CC BY-SA 4.0 ], from Wikimedia Commons)

Laut WHO ist der noch junge E-Zigaretten-Markt weitgehend unreguliert. Das heisst vor allem, er ist in seiner Vielfalt unüberschaubar. Viele Produkte sind für den Einweggebrauch bestimmt oder von beschränkter Lebensdauer. Die Zusammensetzung der Liquids unterscheidet sich zudem stark zwischen verschiedenen Marken und Herkunftsländern.

Darüber, was nun wo genutzt wird und welche Folgen für Umwelt und Gesundheit das haben mag, gibt es noch wenig Daten. Und die Vielfalt der Produkte macht einheitliche Aussagen darüber schwer.

Laut WHO sei jedoch abzusehen, dass das Umsatteln von Tabak auf E-Zigaretten das Abfallproblem nicht löst. Dazu müsste sich nämlich erst etwas an der laxen Einstellung der Raucher bzw. Dampfer zur Umweltverschmutzung ändern. An die Stelle der Zigarettenkippen von heute würden sonst leere Liquid-Behälter und Überreste ausgedienter E-Zigaretten treten – mit Resten der Liquids und aller Stoffe, die in den Geräten verarbeitet sein mögen.

Somit ist das Umsteigen auf E-Zigaretten in meinen Augen kein sicherer Weg, um die Umweltbelastung durch “Zigarettenabfälle” zu vermindern. Zumindest keiner, der nicht auch durch umweltbewussten Umgang mit Rauchwaren begangen werden könnte.

 

Fazit

Weggeworfene Zigarettenkippen verschandeln nicht nur den Anblick unserer Umwelt. Sie enthalten überdies eine bunte Sammlung gefährlicher Stoffe, die aus den Filtern in die Umgebung freigesetzt werden. Eine Kippe mag bedeutungslos klein wirken – weltweit kommen aber bis zu 680’000 Tonnen schadstoffbeladener Kippen pro Jahr zusammen!

Der übliche Zigarettenfilter besteht aus dem biologisch schwer abbaubaren Kunststoff Celluloseacetat. Der ist für sich nicht giftig, kann aber über Jahrzehnte in der Umwelt verbleiben. Ein biologisch abbaubarer Ersatzstoff würde sich zwar schneller auflösen, ändert aber an der “Beladung” des Filters mit Schadstoffen nichts. Deshalb sind biologisch abbaubare Zigarettenfilter keine Lösung.

E-Zigaretten sind ebenfalls keine Lösung, so lange das Bewusstsein für die Gefährlichkeit von Rauch- bzw. Dampf-Abfällen fehlt.

Deshalb mein Aufruf an euch: Lasst das Rauchen wie das Dampfen. Und wenn das keine Option ist, entsorgt eure Abfälle dort, wo sie hingehören: In den Aschenbecher bzw. Ascheimer! Und wenn ihr andere dabei beobachtet, wie sie ihre Kippen (oder Liquid-Behälter) achtlos in die Gegend werfen: Weist sie auf die Gefährlichkeit hin!

Und hier der Bericht “Tobacco and its environmental impact” der WHO, 2017 , aus welchem ich die Weltgesundheitsorganisation im Artikel zitiert habe.

Fliegenpilz hebt Moos ab - Wie Pilze wachsen - das Geheimnis weicher Kraftprotze

Zur Zeit haben sie wieder Hochsaison: Pilze – die nicht nur im Wald aus dem Boden schiessen. Dabei nehmen nicht nur die Pilze selbst zuweilen wunderliche Formen an. Auch ihr Standort erscheint uns manchmal unmöglich. So hat meine Leserin Pia schon Pilze gefunden, wo eigentlich Autos fahren sollten – und damit eine Anregung zu ihrer Leserfrage:

Mich fasziniert immer, dass ein Pilz-Fruchtkörper durch ziemlich harte Oberflächen kommt, obwohl er doch selber weich ist. Ich habe einmal Champignons gesehen, die eine asphaltierte Hofeinfahrt durchbrochen haben. Wie “macht” der Pilz das?

Röhrling wächst zwischen Steinen

Dieser Röhrling (Birkenröhrling? Kiefernsteinpilz? Egal – in jedem Fall lecker) hat seinen Weg zwischen den Steinen hindurch gefunden. Dabei hilfreich: Der Hut wächst erst dann in die Breite, wenn der Stiel ihn über die Hindernisse hinaus gehoben hat. Was aber, wenn es keine Lücken zum Hindurchwachsen gibt?

 

Was sind eigentlich Pilze?

Biologen teilen die Welt der Lebewesen in zwei grosse Gruppen ein: Solche, deren Zellen ohne Zellkern auskommen (diese nennen sie Prokaryonten) und solche, deren Zellen einen Zellkern haben (diese nennen sie Eukaryonten).

Die Prokaryonten sind meist einzellige Lebewesen, wie zum Beispiel Bakterien. Und sie sind erdgeschichtlich die ältere Art von Leben – den Zellkern hat die Evolution nämlich erst nach der lebensfähigen kernlosen Zelle hervorgebracht.

Vielzellige Lebewesen, die wir mit dem blossen Auge überall sehen können, zählen zu den Eukaryonten. Die werden von den meisten Menschen unbedarft in zwei Reiche eingeteilt: Die Pflanzen und die Tiere (zu denen auch wir Menschen zählen). Dabei fällt allerdings eine dritte und um so spannendere Gruppe durchs Raster: Das Reich der Pilze.

Richtig: Pilze sind weder Tiere noch Pflanzen, sondern eine ganz eigene Sorte Lebensform!

Wie sind Pilze aufgebaut?

Ohne Vergrösserungshilfen gesehen besteht ein vielzelliger Pilz hauptsächlich aus einem Fadengeflecht, dem sogenannten Myzel, das meist verborgen im Boden oder in totem Holz wächst (es gibt auch einzellige Pilze wie die Bäckerhefe, mit der ich hier experimentiert habe). Was wir im Wald an der Oberfläche sehen, sind die Fruchtkörper, die aus dem Myzel-Geflecht wachsen, damit der Pilz sich vermehren kann.

Pilze sind jedoch weder Tier noch Pflanze, sodass sich Pilzzellen deutlich von Tier und Pflanzenzellen unterscheiden. Pilzmyzel und Fruchtkörper bestehen nämlich aus Bündeln von langen, schlauchartigen Zellen (die die Pilzforscher Hyphen nennen). Die Formgebenden unter diesen Schlauchzellen sind teilweise alles andere als “weich”, sondern haben ein Zell-Aussenskelett aus grossen Proteinen.

Das Zellskelett hält das Innere der Zelle in gewünschter Form zusammen: weiche Zell-Innereien, Proteine, Nährstoffe finden so ihren Platz…und natürlich auch Wasser. Und zwar eine ganze Menge davon. Wer schon einmal Speisepilze im Ofen oder in der Sonne getrocknet und gesehen hat, was dann übrig bleibt, kann erahnen wie viel Wasser in so einem Pilzfruchtkörper steckt.

Die Wassermenge wird über die Menge der wasserlöslichen Stoffe in den Zellen gesteuert: Je mehr solche Salze und Proteine in den Zellen sind, desto mehr Wasser gelangt durch Poren dazu, und desto praller werden die Zellen: Auf die Zellaussenwand wirkt von innen ein zünftiger osmotischer Druck.

Wie wachsen Pilze?

Die Stränge des Myzels wachsen, indem jeweils an der Spitze der Hyphen-Bündel weitere Zellen angebaut werden. Wenn im Wald andauerndes warmes sowie feuchtes Wetter herrscht, wachsen ausserdem neue Hyphen-Bündel in Form von Fruchtkörpern.

Pilze vermehren sich durch Sporen

Viele dieser Fruchtkörper haben die “klassische” Form mit Stiel und Hut. Auf der Hutunterseite befinden sich dann feine Lamellen oder Röhren, in denen die Enden besonderer Hyphen verborgen sind – nämlich solcher, die Sporen produzieren und freisetzen können.

Ständerpilz mit Stiel und Hut, hier seitlich aus einer Steinstufe wachsend

Typische Pilzfruchtkörper aus Stiel und Hut mit Lamellen. Diese hier wachsen seitlich aus einer Stufe aus porösem, steinähnlichem Material – nicht unbedingt dort, wo man Pilze erwarten würde.

Als ich neulich ein paar schöne Maronenpilze mit herrlich hellgelben Röhren gefunden und abgeschnitten habe, waren die Röhren im Handumdrehen dunkelgrau verstaubt: Durch die Bewegung hatten sich Sporen daraus gelöst und in meinem Tragebehälter alles eingestaubt. Dem Geschmack tut das übrigens keinen Abbruch – das Pilzgericht daraus war nachher trotzdem sehr lecker.

Diese Sporen haben die gleiche Aufgabe wie Samen von Pflanzen: Sie gehören eigentlich in den Waldboden, wo jede einzelne von ihnen den Anfang für ein neues Pilzmyzel machen kann.

Das Myzel wird übrigens nicht beschädigt, wenn ihr den Stiel eines Fruchtkörpers sorgfältig mit einem scharfen Messer abschneidet. So können die “Pilze”, die wir sammeln, über Jahre hinweg aus dem gleichen Pilzgeflecht nachwachsen!

Wie Pia schon beobachtet hat, schieben die Fruchtkörper mitunter nicht nur Laub und Tannennadeln, sondern zuweilen erstaunlich schwere Hindernisse auf ihrem Weg an die Erdoberfläche “beiseite”.

Woher nehmen die Pilze diese Kraft?

Wachstum bedeutet, dass in komplexen biochemischen Reaktionen sehr grosse Moleküle aufgebaut und angeordnet werden. Diese Biochemie wird allerdings nicht davon beeinflusst, dass irgendwer vorab eine Raumplanung macht. Aber die Produkte dieser Reaktionen müssen schliesslich irgendwo hin. Und Platz gäbe es in der Regel auch genug – wenn da die Sache mit dem Wasser nicht wäre.

Wenn neue Zellen entstehen, voller Salze und Proteine, ziehen sie das Wasser aus ihrer Umgebung durch Poren geradezu in sich hinein. Den Vorgang habe ich anlässlich der Experimente zur Osmose mit Ei ausführlich erklärt. So entsteht in den Zellen ein beträchtlicher Druck. Der hält nicht nur die Zellen prall, sondern wirkt auch auf ihre direkte Umgebung.

Wenn es dort Schwachstellen oder Schlupflöcher gibt, nimmt der wachsende Pilz den Weg des geringsten Widerstands. So finden die Pilzfruchtkörper leicht einen Weg durch porösen Humus oder Laub und Nadeln auf dem Waldboden.

Wiesenchampignons

Auch diese Champignons haben es nicht leicht auf ihrem Weg durch das Wurzelgeflecht des Rasens. Dafür beherrschen sie einen zusätzlichen Trick: Die Fruchkörper entfalten sich erst, nachdem sie durchgedrungen sind, zu ihrer vollen Grösse.

Ist die Umgebung jedoch von härterer Natur, weil sie zum Beispiel von Asphalt oder Pflaster bedeckt ist, lastet der Druck fortlaufend darauf. Der Fruchtkörper beginnt also im porösen Untergrund zu wachsen. Er hat es leicht, bis er auf die harte Decke stösst. Dann drückt er laufend von unten dagegen. Besonders wenn der Asphalt ähnliches Risse oder Schwachstellen hat (die müssen für uns nicht immer sichtbar sein), geben die der Dauerbelastung langsam aber sicher nach.

Langsamkeit ist Trumpf

Und Langsamkeit ist neben dem osmotischen Druck das Geheimnis der Kraft der Pilze. Denn weil sie (relativ) langsam wachsen, können sie den Asphalt durch ausdauerndes Dagegendrücken zum Nachgeben bringen, ohne selbst dabei Schaden zu nehmen.

Ein Material muss also nicht unermesslich hart sein, um feste Körper aufzubrechen, sondern sich nur ausreichend langsam und ausdauernd ausbreiten!

 

Wo ihr eure Leserfrage stellen könnt

Habt ihr auch eine spannende Frage rund um Naturwissenschaftliches im Alltag? Und möchtet ihr gern eine Antwort darauf in Keinsteins Kiste lesen? Jeden Sonntag könnt ihr eure Fragen auf meiner Facebook-Seite kommentieren. Es ist gerade nicht Sonntag? Dann könnt ihr natürlich jederzeit einen der älteren Fragen-Beiträge nutzen!

Habt ihr auch schon einmal einen seltsamen Pilz oder einen Pilz an einem seltsamen Ort gefunden? Was glaubt ihr, wie er dorthin kam?

Wie funktioniert die Liebe? Terra incognita der Wissenschaft

Einmal mehr ist es soweit: Der Blog-Schreibwettbewerb auf Scienceblogs.de läuft. Und zwar noch bis Ende Oktober. Viele wissenschaftlich begeisterte Schreiber mit und ohne eigenen Blog haben spannende und lesenswerte Beiträge zu einem bunten Strauss aus Themen eingereicht. Und ich bin wieder mit dabei!

Gerade rechtzeitig dazu flatterte auf der Keinsteins-Kiste-Facebook-Seite eine spannende Leserfrage herein, die ich in meinem Wettbewerbs-Beitrag beantworte:

Welche Hormone bewirken, ob und wann wir uns verlieben?

Die Suche nach Antworten führte mich rasch du einem besonders interessanten Ergebnis: Einem weissen Flecken auf der Landkarte der Wissenschaft. Die Biochemie der Liebe ist nämlich ein Gebiet, dass erst ansatzweise wissenschaftlich erforscht ist. So zeige ich in diesem Artikel nicht einfach einige Moleküle, über deren Rolle in Liebesdingen schon einiges bekannt ist, sondern auch die Grenzen dessen, was die Wissenschaft zur Zeit erklären kann.

In einfachen – hoffentlich kindgerechten Worten wecke er die Entdeckerlust der Forscher von morgen, die eines Tages diesen und andere weisse Flecken auf der wissenschaftlichen Landkarte füllen mögen.

Ihr könnt auch etwas gewinnen!

Den ganzen Artikel könnt ihr ab jetzt hier auf Astrodicticum Simplex lesen – und auch ihr könnt in diesem Schreibwettbewerb wieder die Gewinner mitbestimmen. Und dabei auch noch selbst einen Preis gewinnen!

Dazu müsst ihr nur am Leser-Voting teilnehmen und eure Stimme(n) für eure(n) Lieblingsartikel abgeben. Wie das geht, erklärt der Veranstalter Florian Freistätter hier. Einsendeschluss für die Leserstimmen ist der 11. November 2018. Ihr könnt also in Ruhe die Veröffentlichung aller anderen Artikel mitverfolgen und erst am Schluss entscheiden, für wen ihr stimmen möchtet.

Ganz besonders würde es mich natürlich freuen, wenn ihr eine Stimme für meinen Beitrag da lasst. Der Preis unter den Leser-Juroren wird aber unabhängig davon, für wen ihr stimmt, verlost. Deshalb findet ihr eine Übersicht über alle Beiträge hier.


Der Scienceblogs-Schreibwettbewerb 2018 ist zu Ende und die Gewinner stehen fest: Mein Artikel “Wie funktioniert die Liebe?” hat einen megamässigen 6. Platz gemacht! Herzlichen Dank an alle Leser, die mir ihre Stimme gegeben haben – und natürlich an Florian Freistätter und die Juroren, ohne die dieses tolle Event nicht möglich gewesen wäre!

Die Teilnehmer-Beiträge bleiben bis auf Weiteres auf Astrodicticum Simplex online, sodass ihr sie jederzeit nachlesen könnt.

So wünsche ich euch jetzt viel Spass beim Stöbern und Schmökern – und beim Verlieben!

Eure Kathi Keinstein

Was ist Krebs? - Zellbiologie erklärt zur Solidaritätskampagne von Kinderkrebs Schweiz

Meine Familie hat Glück gehabt. So weit ich zurückdenken kann oder aus Erzählungen der Älteren weiss, hat bei uns noch kein Kind Krebs bekommen. In Retos Familie ist das anders. Reto hat eine seiner Schwestern nie kennengelernt. Denn sie ist vor seiner Geburt an Leukämie gestorben – der häufigsten Krebs-Sorte, die Kinder bekommen.

Das ist jetzt über 40 Jahre her. Und trotzdem spüre ich bis heute die selischen Narben, die dieses furchtbare Schicksal bei Retos Familie hinterlassen hat. So etwas sollte keine Familie durchmachen müssen.

Heute – 40 Jahre später – kommt es schon weniger oft so weit. Heute werden nämlich vier von fünf Kindern, die Krebs bekommen, wieder gesund. Das heisst – so gesund wie es eben möglich ist. Denn der Kampf gegen den Krebs ist bis heute für den Körper und die Seele schrecklich anstrengend und ermüdend. Und für kleine Kinderkörper und -seelen ist er ganz besonders anstrengend.

Kinderkrebs Schweiz

Deshalb setzt sich der Dachverband Kinderkrebs Schweiz dafür ein, dass fleissig weiter an Mitteln gegen den Krebs geforscht wird, die den Kampf damit erleichtern, und damit aus 4 von 5 eines Tages 5 von 5 wieder gesunden Kindern werden.

Und auch jenen Kindern und Familien, die heute gegen den Krebs kämpfen müssen, möchte der Verein ein Stück Kraft und Zuversicht schenken. So sammelt Kinderkrebs Schweiz noch den ganzen September über eure lieben Wünsche an ein krebskrankes Kind auf dieser Website, um die schönsten darunter zu den Kindern zu bringen, die in den Kinderspitälern wegen Krebs behandelt werden müssen.

Mein Beitrag

Ganz gewiss haben die erkrankten Kinder selbst, ihre Geschwister, Eltern, Freunde und Verwandte ganz gewiss viele Fragen zu dem, was da mit ihnen bzw. ihren Angehörigen geschieht. Darum widme ich meinen heutigen Beitrag allen Kindern und Familien, die dieses schwere Schicksal teilen oder miterleben. Und ich versuche, darin einige Antworten in Worte für Kinder (und Laien) zu kleiden.

Was ist Krebs?

Krebs ist, wenn das Material, aus welchem euer Körper besteht, ungebremst zu wachsen beginnt. Und zwar dort, wo es nicht wachsen soll.

Bestimmt fragt ihr euch nun: Woraus besteht ein menschlicher Körper, und wie wächst er?

Woraus besteht dein Körper?

Der Körper jedes Menschen besteht aus winzigkleinen Zellen. Jede Zelle ist ein winziger Sack aus einer Haut aus Molekülen. Dieser Sack enthält (in der Regel) einen Zellkern und verschiedene winzige Organe, die für verschiedene “Körperfunktionen” der Zelle zuständig sind. Im Zellkern ist das Erbgut der Zelle, die DNA, gelagert. Das ist eine Sammlung von Bauplänen für alle Bestandteile der Zellen und alle Stoffe, die die Zellen herstellen können.

Die Zellen sind so unglaublich klein, dass ihr sie ohne ein Mikroskop nicht sehen könnt. Ein erwachsener Mensch besteht aus 100 Billionen von ihnen – das sind 100’000’000’000’000, also 1000 x 1000 x 1000 x 1000 x 100, oder eine 1 mit vierzehn Nullen!

menschliche Zellen unter dem Fluoreszenzmikroskop: Der Zellkern ist blau, das Zellskelett grün gefärbt

Menschliche Körperzellen unter dem Mikroskop: Die Zellkerne mit der DNA sind mit blauer, das “Skelett” der Zellen, welches zu ihrer Hülle gehört, mit grüner “Leuchtfarbe” eingefärbt. So leuchten sie unter einer UV-Lampe in diesen Farben auf – sie fluoreszieren. Ein Mikroskop mit einer UV-Lampe nennt man deshalb “Fluoreszenz-Mikroskop”. Mit einem solchen wurde dieses Bild gemacht. ( By ZEISS Microscopy from Germany [CC BY 2.0 ], via Wikimedia Commons)

Wie ein Mensch entsteht

Jeder Mensch bestand am Anfang seines Lebens aus einer einzigen Zelle, die durch Verschmelzung von Mamas Eizelle und Papas Spermienzelle entstanden ist (wie das geht, habe ich hier beschrieben). Diese eine Zelle hat ihre ganze Bauplan-Sammlung abgeschrieben, ihre Bestandteile allesamt noch einmal hergestellt und sich schliesslich geteilt. Und die beiden neuen Zellen haben das gleiche getan. Und noch einmal, und noch einmal.

Durch die Auswahl von bestimmten Bauplänen aus der Sammlung wurden einige der neuen Zellen zu Knochen- andere zu Muskel-, zu Haut-, zu Augen-, zu Herz- und Lungen- und Blut- und vielen anderen verschiedenen Zellsorten, aus denen ein vollständiger Körper besteht.

Und sie werden es noch. Damit Kinder immer grösser werden können, müssen ständig neue Zellen her. Selbst in den Körpern von Erwachsenen gibt es Zellen, die sich das ganze Menschenleben lang teilen. Hautzellen und Blutzellen (die ständig durch neue ersetzt werden) gehören dazu, aber auch solche, aus denen Haare und Fingernägel wachsen.

Wenn aus Wachstum Krebs wird

Damit einem Menschen genau zwei gerade Arme und Beine und passende Organe in der richtigen Grösse wachsen, enthalten die Baupläne in den Zellen Angaben und Regeln, wie schnell und wann welche Zellen sich wohin ausbreiten und welche Stoffe sie wann in welcher Menge herstellen sollen.

Molekülmodell eines DNA-Abschnitts

Ein kleines Stück eines DNA-Moleküls: Kohlenstoff-Atome sind grau, Wasserstoff-Atome weiss, Sauerstoff-Atome rot, Stickstoff-Atome violett und Phosphor-Atome gelb. Die Art und Weise, wie diese Atome miteinander verbunden sind, ist eine Art Geheimschrift: Sie kann in die Baupläne für unsere Zellen übersetzt werden!

Empfindliche Baupläne

Nun ist die DNA ist ein chemisches Molekül wie andere auch. Das heisst, sie kann in chemische Reaktionen verwickelt werden: Die Begegnung mit anderen, angriffslustigen Molekülen, oder der Einfluss von Licht oder anderer Strahlung kann dazu führen, dass Atome der DNA augetauscht werden oder verloren gehen. Oder dass Atome dazu kommen, die nicht zum Bauplan gehören. Ausserdem kommt es vor, dass die Zellen beim Abschreiben ihrer Baupläne für die Zellteilung Schreibfehler machen.

Deshalb gibt es in jeder Zelle Proteine, die ständig Korrektur lesen und Fehler oder Schäden an der DNA ausbessern. Und wenn sich etwas gar nicht mehr reparieren lässt, befehlen sie der einzelnen Zelle, lieber Selbstmord zu machen, bevor dem Körper etwas schlimmeres passiert.

Niemand ist perfekt – auch die Korrekturleser in den Zellen nicht

Wenn die “Rechtschreib”-Kontrolleure einer Zelle allerdings einen Fehler übersehen, passieren schlimme Dinge. Besonders dann, wenn der übersehene Fehler eine jener Regeln unlesbar macht, die die Zellteilung und damit das Wachstum von Körperteilen ordnen und begrenzen soll. Dann bleibt eine Zelle übrig, die ihre Grenzen nicht mehr kennt, sich unkontrolliert teilen kann und vielleicht sogar Stoffe von sich gibt, die kein Mensch braucht. Kurzum: Das ist ein furchtbar schlecht erzogener Rabauke – eine Krebszelle.

Und das schlimmste ist: Wenn die Krebszelle sich erneut teilt, schreibt sie den Fehler ganz ungeniert mit ab. So gibt es dann bald zwei von der schlimmen Sorte, dann vier, dann acht…

Im glücklichen Fall kommt ein Spezialagent des Immunsystems, eine “natürliche Killerzelle” (über die und ihre Kollegen vom Immunsystem ihr hier mehr lesen könnt), vorbei und erkennt eine einzelne oder wenige Krebszelle/n von aussen. Dann gibt die natürliche Killerzelle ihnen sofort den Befehl zum Selbstmord – und schafft das Problem so aus der Welt.

Ein Tumor entsteht

Im unglücklichen Fall teilen sich die Krebszellen aber unbemerkt weiter und wuchern da hin, wo es ihnen gerade passt. Und uns nicht. Aus ein paar Zellen wird so ein Haufen, aus dem Haufen ein Gewebeknötchen, aus dem Knötchen eine Geschwulst, die wir spüren und manchmal sogar sehen können.

Manche dieser Zellen begnügen sich damit, ihre eigene Clique zu gründen, gemeinsam abzuhängen und einfach im Weg zu sein. Von solchen spricht man von einem “gutartigen” Tumor. Der lässt sich meist einfach wegoperieren, wenn er stört, und die Sache ist in der Regel erledigt.

Wenn die Zellen aber richtige Rabauken sind, die sich mit “Ellbogen” ihren Weg durch andere Zellgruppen in benachbarte Gewebe bahnen, handelt es sich um wirkliche Krebszellen, die einen “bösartigen” Tumor bilden.

Schema: Krebszellen durchdringen eine Gewebegrenze

nach: Cancer Research UK (Original email from CRUK) [CC BY-SA 4.0 ], via Wikimedia Commons

Die fiesesten unter ihnen verlassen “ihren” Tumor sogar irgendwann und reisen in der Blutbahn oder der Lymphe durch den Körper, um sich anderswo festzusetzen und Rabauken-Kolonien zu gründen. Die werden von den Krebs-Ärzten dann “Metastasen” genannt.

Wie entstehen unerkannte Schreibfehler?

Schreibfehler entstehen dort, wo abgeschrieben wird. Wann und wo genau ein Abschreibfehler passiert und übersehen wird, ist letztenendes reines Pech. Für Pech gilt aber: Je mehr abgeschrieben wird, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeit, dass dabei mal ein Fehler passiert und der Korrektur entgeht.

Alles in allem sind schlimme Schreibfehler besonders wahrscheinlich wenn

  • in den Körpern älterer Menschen die Korrekturleser nachlässig werden
  • äussere Einflüsse (z.B. Strahlung) die DNA häufiger beschädigen
  • viele andere Moleküle/Atome mit der DNA reagieren können
  • Fehler schon in der ersten Zelle eines Kindes vorhanden waren und so vererbt wurden
  • bestimmte Viren ihr Erbgut in die DNA von Zellen einbauen und dabei die Teilungsregeln beschädigen (gegen einige dieser Viren, wie das Gebärmutterhalskrebs-Virus HPV oder den Erreger der Leberentzündung Hepatitis kann man sich aber impfen lassen!)
  • und vor allem: Wenn in Zellen, die sich häufig, schnell und fortlaufend teilen, naturgemäss viel abgeschrieben wird
    → dazu gehören nachwachsende Gewebe wie die Haut
    → und die Zellen in Körpern von Kindern – denn Kinderkörper wachsen ja noch

In welchen Körperteilen kann Krebs entstehen?

Grundsätzlich in praktisch allen. Und obwohl man meinen könnte, dass das ganz besonders für Kinder gilt, bekommen Kinder anderswo Krebs als Erwachsene und alte Menschen. Warum das so ist, haben die Forscher noch nicht wirklich herausgefunden.

Besonders häufig – in drei Vierteln aller Fälle – werden bei Kindern nämlich die Zellen des Immunsystems und ihre Vorläufer (45%: 33% Leukämien, 12% (Non-)Hodgkin-Lymphome) oder die Zellen von Gehirn und Nerven (30%: 20% Hirn und Rückenmark, 7% sympathisches Nervensystem, 3% Augenkrebs) zu bösartigen Rabauken.

(Zahlen: Krebsliga Schweiz)

Augenkrebs?! Warum steht der hier unter Hirn und Nerven?

Ja, Augenkrebs gibt es wirklich. Der kommt aber nicht davon, dass ihr zu viel am Bildschirm sitzt oder schrille Farben anschaut, wie gern einmal behauptet wird. Stattdessen entstehen in der Netzhaut im Auge Rabauken-Zellen durch ebensolches Pech, wie bei anderen Krebsarten auch. Und die Netzhaut ist streng genommen ein ausgelagerter Teil des Gehirns – deshalb ordne ich den Augenkrebs bei den Krebsarten der Nerven ein.

Zum Glück lässt sich so ein “Retinoblastom” – so heisst der Augenkrebs in der Ärztesprache – leicht erkennen und gut behandeln. Wie das geht, erklärt Kinderkrebs Schweiz hier. Bei früher Erkennung werden sogar 19 von 20 statt 4 von 5 Kindern mit Augenkrebs wieder gesund!

Weitere Krebsarten bei Kindern

Dazu kommen Weichteilkrebs (also Muskeln, Fett- und Bindegewebe, 7%), Nierenkrebs (5%), Knochenkrebs (4%) und Krebs der zur Fortpflanzung gedachten Keimzellen (3%). Habt ihr mitgerechnet? Da fehlen noch 6% bis zu den runden 100%! Das sind wohl verschiedene, bei Kindern sehr seltene Krebsarten an anderen Körperteilen.

Warum bekommen Kinder gerade dort Krebs?

Während Nervengewebe tatsächlich besonders im Kindesalter wachsen, werden Blut- und Immunzellen das ganze Leben lang neu gebildet. Allein daran wie häufig sich Zellen teilen, lässt sich also nicht festmachen, wo Krebs entsteht. Warum Kinder an ganz bestimmten Stellen – und an anderen als Erwachsene – Krebs bekommen, müssen die Forscher erst noch herausfinden.

Wie kann man Krebs behandeln?

Der simpelste Weg, Rabaukenzellen loszuwerden ist, sie in einer Operation aus dem Körper heraus zu schneiden. Das geht bei gutartigen Geschwulsten (meistens) recht einfach. Bei Krebszellen, die wild in anderes Gewebe eindringen, ist es aber schwer bis unmöglich, sie wirklich alle wegzuschneiden. Und bei Krebsarten der Blutzellen ist das ganz unmöglich, weil die Rabauken dabei nicht an einem festen Ort versammelt, sondern im Körper verteilt und oft beweglich sind. Deshalb müssen sie auf andere Weise getötet werden.

Dazu verwenden kann man

Zellgifte = Chemotherapie

Diese Medikamente (sogenannte Zytostatika, d.h. “Zellbremsen”) stören Zellen bei der Teilung, in dem sie sich Beispiel an die DNA heften und so das Abschreiben der Baupläne verhindern. So entstehen keine neuen Krebszellen, während die alten Krebszellen an den Schreibblockaden sterben.

Cisplatin, ein nach wie vor häufig genutztes Medikament zur Chemotherapie, lagert sich an DNA an.

Moleküle des Chemotherapie-Medikaments “Cisplatin” (in dessen Mitte befindet sich tatsächlich ein Platin-Atom) verbinden sich mit einem Strang der DNA-Doppelspirale. Die Abschreibe-Proteine der Zelle laufen die DNA-Stränge entlang und bleiben an einem solchen Hindernis hängen. So kann die DNA nicht weiter abgeschrieben werden. Das funktioniert bei den allermeisten Krebsarten – aber leider auch bei gesunden Zellen. (By AlchemistOfJoy [CC BY-SA 3.0 ], from Wikimedia Commons)

Solche Gifte wirken auf sich schnell teilenden Zellen besonders stark – also auf Krebszellen, aber auch auf solche, aus denen Haare wachsen oder Blutzellen entstehen. Deswegen fallen vielen Krebspatienten, die eine Chemotherapie erhalten, die Haare aus. Ausserdem werden auch viele andere Zellen bei ihrer Arbeit gestört – deshalb wird den Patienten von der Chemotherapie nicht selten furchtbar schlecht.

Damit all das nicht (oder weniger) geschieht, versuchen Forscher, die Zellgifte gut verpackt direkt zu den Krebszellen zu bringen und erst dort loszulassen. Oder sie erfinden neue Zellgifte, die Krebszellen (besser) von normalen Zellen unterscheiden können.

(Be-)Strahlung

Dass Strahlung die DNA-Baupläne beschädigen kann, hatte ich weiter oben schon erwähnt. Und wenn die Beschädigungen gross genug sind, sterben die Zellen daran. Auch die Krebszellen. Zudem kann man Strahlung genau auf bestimmte Stellen bündeln. Dazu können die Krebs-Ärzte Röntgenstrahlen (also sehr energiereiches, unsichtbares Licht) oder Elektronen bzw. Protonen (das sind winzige Teilchen, die auf Zellen wie Kanonenkugeln wirken) verwenden.

Auch wenn man solch einen Beschuss ziemlich genau auf ein Krebsgeschwulst richten kann, leiden darunter auch die gesunden Zellen in der Umgebung. So kann einem leider auch von der “Bestrahlung” ziemlich schlecht werden.

Antikörper

Das sind ganz besondere Proteine, die normalerweise von Zellen des Immunsystems hergestellt werden, um Krankheitserreger zu erkennen und zur Bekämpfung zu markieren (wie das im Einzelnen vor sich geht, könnt ihr hier bei mir nachlesen). Krebsforscher versuchen nun, passende Antikörper zu den jeweiligen Krebszellen eines Patienten zu basteln. Wenn die ihr Ziel – die Krebszellen – finden und sich daran heften, rufen sie die Zellen des Immunsystems auf den Plan. Die können nun die Krebszellen (und bestenfalls nur die) gezielt angreifen und vernichten.

 

Zum Töten von Krebszellen NICHT verwenden kann man

Methoden und Mittel aus der “alternativen Medizin”

Wer gesagt bekommt, dass er Krebs hat, hat Angst. Angst um sein Leben und vor den unangenehmen Behandlungen, die auf ihn zukommen mögen. Das ist ganz natürlich. Genauso natürlich ist auch die Verlockung, die davon ausgeht, wenn jemand einen “einfacheren”, “sanften” oder gar “natürlichen” Weg verspricht, die fiesen Krebszellen wieder los zu werden.

Homöopathische “Medikamente”, Wunder- und Geistheiler, eine besondere Ernährungsweise oder das unsinnige Verwenden teils gefährlicher Chemikalien sind nur eine kleine Auswahl dessen, was den Menschen (auch) “gegen Krebs” verkauft wird. Häufig deshalb, weil jemand damit viel Geld verdienen möchte.

Wo “alternative” Methoden dennoch helfen können

Manche Vorgehensweisen aus dem Bereich “neben” der Medizin können dennoch ihren Nutzen haben. Nämlich dann, wenn sie zur Begleitung der Behandlung durch den Krebs-Arzt (den “Onkologen”) angewendet werden. Dazu zählen besonders solche Dinge, bewirken, dass ein Patient mit Krebs sich besser fühlt, weniger Angst hat und weniger unter den Nebenwirkungen seiner Behandlung leidet.

Es ist aber ganz wichtig, solche Massnahmen immer mit dem Krebsarzt/den Krebsärzten zu besprechen. Viele solche Mittel und Methoden – auch solche, die ganz harmlos erscheinen – können nämlich mit den eigentlichen Krebsmedikamenten “in Streit” geraten und deren Wirkung stören. NIE solltet ihr die eigentlichen Krebsmedikamente ohne Besprechung mit eurem Krebsarzt einfach weglassen, um “etwas anderes” zu probieren!

Dazu, wie ihr hilfreiche Angebote für Krebskranke von den “Geldverdienern” unterscheiden und sie gut mit eurem Krebs-Arzt besprechen könnt, hat die Krebsliga Schweiz eine tolle Broschüre herausgegeben, die ihr hier als .pdf-Datei herunterladen könnt.

Besondere Hochachtung habe ich übrigens vor den ehrenamtlichen Klinik- bzw. Spitalclowns, welche die (nicht nur krebs-)kranken Kinder im Spital besuchen und Freude in ihren schweren Alltag bringen. Lachen soll schliesslich sehr gesund sein! Die Clowns – wie meine treue Leserin Claudia alias “Clownine Kunst” in Leipzig, Deutschland – kosten die jungen Patienten und ihre Familien in Regel gar nichts und haben gewiss eine grössere Wirkung als manch überteuertes “Mittelchen”.

Kann man die Krankheit Krebs ganz und gar besiegen?

DAS wirksame und nebenwirkungsarme Mittel gegen alle Krebsarten hat man leider noch nicht gefunden. Dazu kommt, dass die meisten Krebsbehandlungen zuerst für Erwachsene erfunden werden. Kinder funktionieren aber in vielen Dingen anders als Erwachsene. Denn Kinder müssen schliesslich noch wachsen. So muss für jedes neue Mittel noch einmal neu untersucht werden, ob und wie es auch bei Kindern eingesetzt werden kann.

Denn Kinder sollen schliesslich nicht nur gesund, sondern auch gross werden und ein möglichst normales Leben führen können.

Dazu wird immer wieder der Erfolg neuer Behandlungsweisen bei Kindern an mutigen jungen Patienten untersucht. Bei so einer “Frühen Klinischen Studie” (Early Clinical Trial, ECT) werden Methoden und Medikamente, die z.B. bei Erwachsenen schon funktionieren, versuchsweise bei Kindern eingesetzt. Dabei passen die Ärzte ganz besonders genau auf ihre Schützlinge auf. Denn sie wollen schliesslich nicht nur “ihre” Kinder gesund machen, sondern möglichst nützliche Ergebnisse sammeln, um später noch mehr Kinder gesund machen zu können.

Mein Wunsch an krebskranke Kinder

Deshalb lautet mein Wunsch für ein – eigentlich für alle krebskranken Kinder: Behaltet eure Zuversicht. Freut euch an den kleinen Dingen und geniesst es, euren schweren Alltag für ein paar Augenblicke zu vergessen. Immer wieder. Und ich wünsche euch, dass aus 4 von 5 schnell 5 von 5 werden: Dass bald ein Weg für euch erforscht wird, der leichter zu gehen und für euch alle zu schaffen ist!

Eure Kathi Keinstein