Künstlicher Winter : Schnee aus dem Labor

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Frühling zum Jahreswechsel, statt Flocken rieselt es Blütenstaub. Kanonen retten in den Alpen die Wintersaison. Neue Technik schafft Flöckchen vom Feinsten – und verpulvert weniger Energie.

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09. Januar 2016, 12:44 Uhr

Leise nieselt’s, kein Schnee: Laue Temperaturen machen in vielen Wintersportregionen die weiße Pracht zur Mangelware. In den bayerischen Alpen beispielsweise gilt inzwischen nur noch die Hälfte der Skigebiete als schneesicher, 2007 waren es noch 70 Prozent. Auch in den Schweizer Alpen nehmen seit Jahren die Schneefälle ab, zeigen die Aufzeichnungen der Meteorologen. Wo Frau Holle den Dienst versagt, müssen technische Lösungen her, damit es auch weiterhin heißen kann: Ski und Rodel gut.

Ohne Schneekanonen läuft in vielen Wintersporthochburgen buchstäblich nichts mehr. Laut einer Studie der Bundesregierung ist damit zu rechnen, dass der Kunstschnee-Einsatz in den kommenden 15 bis 20 Jahren um ein Dritte gesteigert werden muss, bis 2080 sogar um das Dreifache. Doch nicht nur für Schneefall, auch für Kunstschnee muss es kalt genug sein. Zumindest für gewöhnlichen. Es gibt aber auch Verfahren, die nicht auf tiefe Temperaturen angewiesen sind. Damit das Wasser aus der Schneekanone auch bei Plusgraden schnell zu Schneekristallen gefriert, werden Kristallisationskeime zugesetzt.

Das mit den Keimen meint das US-Unternehmen Snomax aus Denver wörtlich. Es hat ein Verfahren entwickelt, bei dem ein Pulver aus Bakterienproteinen dem Wasser in der Beschneiungsanlage beigemengt wird. Die Proteine werden natürlicherweise von Bakterien erzeugt, die als Pseudomonas syringae bekannt sind. Sie lassen Wasser auch noch bei plus fünf Grad Celsius gefrieren. Die Mikroben gehören zu den eisbildenden Organismen und sind so leicht, dass sie von der Luftströmung bis in große Höhen getragen werden können. In der Atmosphäre wirken sie dann als Kristallisationskeime, indem sie für unterkühltes Wasser sorgen und so die Bildung von Schneeflocken auslösen. Das brachte Forscher des Unternehmens auf die Idee. Es züchtet die Eis bildenden Bakterien in großen Fermentern. „Die Proteine werden abgetrennt und unter Verwendung spezieller Filter zu einer Suspension verarbeitet, die anschließend gefriergetrocknet wird“, beschreibt das Unternehmen den Herstellungsprozess auf seiner Webseite. Nicht ohne die ausdrückliche Zusicherung, dass keinerlei lebende Bakterien in das Pulver gelangen und über Schneekanonen in die Umwelt versprüht werden können. Doch genau darüber ist ein Streit entbrannt. Während beispielsweise in Nordamerika und in der Schweiz der Zusatz des Pulvers in Schneekanonen erlaubt ist, darf es in Deutschland und Österreich nicht für die Beschneiung von Pisten verwendet werden. Die langfristigen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt sind weitgehend unerforscht. Den Einsatz des Mittels kritisieren nicht nur Naturschützer.

Auch die Hydrologin Professor Carmen de Jong von der französischen Universität Savoie-Mont Blanc mahnt zur Vorsicht: „Was solche Zusätze im Boden auf lange Sicht anrichten, weiß bis heute niemand.“ Tatsächlich handelt es sich bei den proteinliefernden Mikroben um die Erreger des Bakterienbrands im Steinobst und der Fliederseuche. Befallen werden davon auch viele Laubbäume, darunter Kastanien und Eschen. Bislang sind aber keine Befunde bekannt geworden, die Schäden durch Snomax bestätigen würden. Gewöhnungsbedürftig ist die Erfindung, mit der ein australisches Wintersportgebiet nicht nur den Schneemangel bekämpfen will. Wer auf den Skipisten rund um den Mount Buller in den Snowy Mountains im Bundesstaat Victoria unterwegs ist, der wedelt und rutscht auch über die zu Schnee gefrorenen und selbstverständlich zuvor geklärten, flüssigen Hinterlassenschaften Tausender Touristen, die täglich das beliebte Ausflugsziel besuchen. Um die Umweltauflagen für das Wintersportgebiet zu erfüllen, kam die örtliche Verwaltung vor einigen Jahren auf die Idee, das Abwasser der Touristen in Schnee zu verwandeln. Nun speien die über 100 Schneekanonen, die um das Bergmassiv stationiert sind, das wieder aus, was die über 300  000 Wintersporttouristen, die pro Saison die malerische Gegend besuchen, zuvor in die Kläranlage gespült haben.

„Das versprühte Wasser ist absolut keimfrei und hat beinahe Trinkwasserqualität“, versichert Philip Nunn vom Mount Buller Resort Management. Dazu wird das vorgeklärte Abwasser mit sterilisierendem UV-Licht und desinfizierendem Ozongas behandelt. Zudem wird es durch eine spezielle Membran geleitet. „Die Ultrafiltration hält auch Keime und deren Bruchstücke bis zu einer Größe von einem hunderttausendstel Millimeter zurück“, erklärt Nunn.

Für die Wintersportgemeinde rechnet sich die Investition in die Aufbereitungstechnik. Der Ausbau des Klärwerkes wäre deutlich kostspieliger geworden. Zudem spart sie rund zehn Prozent Frischwasser ein, das nicht mehr aus Bächen und Flüssen für die Kunstschneeherstellung entnommen werden muss. Der Kunstschnee ergänzt die natürliche Schneedecke, die in den vergangenen Jahren oft nur wenige Zentimeter dick war. „So können wir den Skibetrieb über hundert Tage aufrechterhalten, andernfalls wären es gerade mal vier Tage geworden“, sagt Nunn.

Auf gewagte Experimente will Michael Bacher sich lieber nicht einlassen. Der österreichische Ingenieur hat im vorigen Jahr eine eigene Firma gegründet: „Neuschnee“ – der Name ist Programm – vermarktet eine neue Technik, die endlich Kunstschnee auf die Pisten bringen will, welcher mit der Qualität von natürlichem Pulverschnee vergleichbar ist. Gemeinsam mit Kollegen der Universität für Bodenkultur Wien und der Technischen Universität Wien hat Bacher ein Verfahren entwickelt und sich patentieren lassen. Der damit erzeugte Kunstschnee, so der Erfinder, ist nicht nur feiner als der übliche aus der Schneekanone, er verbraucht bei der Herstellung auch 20 Prozent weniger Energie und kommt mit viel weniger Wasser aus. Dafür ahmt Bacher den Prozess der natürlichen Schneebildung in den Wolken nach.

In einer „Wolkenkammer“ werden Wassertropfen eingesprüht, und damit wird eine kleine künstliche Wolke erzeugt. Dann wird der Nebel auf mindestens minus fünf Grad heruntergekühlt. Das Geheimnis des natürlichen Kunstschnees: Kleine gefrorene Eisplättchen, die als schwebende Kristallisationskeime in die Wolke eingeschossen und mit einem Ventilator verwirbelt werden. Damit sind in der Wolke alle drei Phasen des Wassers gleichzeitig vorhanden, erklärt Bacher: fest, flüssig und gasförmig. Die Kristallisationskeime wirken wie Magnete, die laufend Wassermoleküle, also Wasserdampf, anziehen und in der festen Phase binden. Die Keime wachsen so zu größeren Kristallen und fallen aus der Wolke als Schnee nach unten aus. Allerdings muss die Wolke zehnmal dichter sein als in der Natur, um eine ausreichend große Menge Kunstschnee zu produzieren. Anders als bei der herkömmlichen Herstellung von Kunstschnee, der eher Graupelkörnern ähnelt, gleicht der Schnee aus der Laborwolke echtem Pulverschnee. Der besteht normalerweise aus luftig angeordneten sechseckigen, reich verzweigten Schneekristallen. „Je nach Temperatur entstehen in der Wolkenkammer unterschiedliche Schneekristalle, darunter sternförmige Kristalle, sogenannte Dendriten. Wie in der Natur auch ist dieser Schnee luftig leicht“, sagt Bacher.

Während konventioneller Kunstschnee durchschnittlich pro Kubikmeter 390 Kilogramm wiegt, ist Bachers Neuschnee nur 65 bis 220 Kilogramm schwer. Deshalb ist zur Herstellung auch weniger Wasser nötig. Gemeinsam mit Forschern der Universität Innsbruck hat der Ingenieur die Testversion eines Gerätes für den praktischen Einsatz entwickelt: „Schneedrucker“ nennen die Forscher die mehrere Meter hohe Konstruktion aus Stahlstreben und Membranen, die seit einem Jahr im Skigebiet von Obergurgl erprobt wird. In wenigen Jahren könnte die Technik marktreif sein.

Grüne Loipen sollen künftig keine Wintersportler mehr abschrecken, im Gegenteil. Auf einem rutschigen Algenteppich macht die Abfahrt erst richtig Spaß. „BioGlizz“ heißt die biotechnische Lösung, die Forscher der Innovationsmanufaktur München zusammen mit dem Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik der Technischen Universität Dresden entwickelt haben. Dafür haben die Forscher mehrere Algenstämme auf ihre Eignung als Schneeersatz und auf mechanische Belastbarkeit geprüft. Bei einem Stamm wurden sie schließlich fündig. Er eignet sich für einen Algenteppich, der auf einem textilen Nährboden wächst. Dieser liegt wiederum auf einer dämpfenden Schaumstoffschicht.

In Belastungstests erwies sich der Algenrasen als recht robust und verformbar, sodass ein Gleiten darauf gut möglich ist und auch Stürze aufgefangen werden. Ist der Algenteppich durch die Belastungen lädiert, wächst er leicht wieder nach. Da die Algen besonders gut bei Temperaturen zwischen 16 und 20 Grad Celsius wachsen, sind sie auch für Skihallen geeignet. Diese brauchen keine Energie zum Kühlen mehr, und Skifahrer müssen sich nicht mehr dick einpacken. Noch ist das Projekt, das mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung angeschoben wurde, in einer frühen Phase, wie Forschungsleiter Ingo Valtingoier von der Münchener Innovationsmanufaktur betont.

Im Praxistest muss sich die neue Technik allerdings noch bewähren, bevor sie in die Skihallen kommt. Laut Valtingoier gibt es aber schon Skiliftbetreiber, die ihr Interesse als Tester für den grünen Kunstschnee signalisiert haben. Na dann, einen guten Rutsch!

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