Kategorie: Wissenschaft

Abgasvermeidung mal anders

September 2017… Die Bundestagswahl rückt immer näher und die Politiker diskutieren in den Medien ihr Programm in punkto Sachen wie erneuerbare Energien vs Atomstrom / fossile Energieträger oder dreckige Diesel PKWs vs saubere eMobilität.

Aus ökologischen Erwägungen würde man natürlich eher zu e-Autos in Kombination mit erneuerbaren Energien tendieren. Keine Autoabgase in den Innenstädten ist schon ein feiner Gedanke (ganz besonders dann, wenn man an Dresdens Postplatz gerade von der Trabbi City Safari überholt wurde).

Kein Garant für frische Luft - der Trabbi
Kein Garant für frische Luft – der Trabbi

Bis diese Vision jedoch Wahrheit wird und e-Autos eher die Regel, als die Ausnahme sind, haben wir noch ein gutes Stück weg vor uns. Auch wenn die ersten öffentlichen Elektrozapfsäulen in den Innenstädten gesichtet wurden, sind diese ein Tropfen auf den heißen Stein in Bezug auf die Heerscharen an Automobilisten. Man könnte natürlich seine Karre auch daheim aufladen. Könnte! Der Insasse einer Mietwohnung im 3. Stock, der seinen Wagen jeden Abend an der Straßenecke abstellt, braucht schon eine verdammt lange Kabeltrommel um diesem Ladestrom zuzuführen. Auch ich, der ich immerhin mein Auto in einer Tiefgarage parken kann, habe dort keine Steckdose. Also wohl dem, der ein Häuschen mit Garage hat.1 Und schließlich ist da noch ein Problem, wenn abends alle gleichzeitig ihre Autos laden wollen und dadurch im E-Werk die Sicherung rausfliegt. Somit ist es vielleicht gut, dass Elektroautos noch relativ teuer sind (eGolf schon ab lumpigen 36000€ !), bis wir das zugehörige Infrastrukturproblem gelöst haben.

VW e-Golf (VII) – Frontansicht, 19. Juni 2014, Düsseldorf
Aber die Idee eines Autos, dass ohne fossile Brennstoffe auskommt ist nicht neu. Frei nach dem Motto „Die Technik von morgen, schon gestern !“ präsentieren wir: das Atom-Auto ! Kenner der Videospiel-Serie Fallout wird dieses etwas beunruhigende Konzept bekannt vorkommen: In diesem Endzeit-Rollenspiel mit 50er Jahre Charme begegnet der Spieler weißwandbereiften und ordentlich verchromten nuklear betriebenen Karossen a la Cadillac: dem Corvega ! Ein Konzept das bestenfalls befremdlich wirkt und in Hinblick auf die „zügige“ Fahrweise mancher Mitmenschen dem besonnenen Straßenverkehrsteilnehmer den Schweiß auf die Stirn treibt.

Der Corvega aus Fallout (by Bethesda Softworks)
Der Corvega aus Fallout (by Bethesda Softworks)

Nun, während die Worte nuklear und Atom- heute schon synonym mit böse sind, war in den 50er bis 60er Jahren die Kraft der Kernspaltung segensreicher und extrem nützlicher Hightech. Angesichts dieser schier unerschöpflich wirkenden Energiequelle erschien so manches möglich. Der Wikipedia Artikel Atomzeitalter drückt dies ganz gut aus:

Die heute noch unter Anhängern von Atomkraftwerken verbreitete Formulierung „friedliche Nutzung der Kernenergie“ wird von Kritikern als Euphemismus bewertet, in dem ein „strahlender Akkord von kerniger Energie, Nützlichkeit und Frieden“ ertöne.2

Im Rahmen dieses naiven Atom-Hypes kam man 1958 bei Ford auf die Idee ein Konzeptfahrzeug zu entwickeln, den Ford Nucleon. Von der Karosserie einem Raumschiff gleich, sollte der Nucleon einen „pint-sized“ -großen Kernreaktor im Kofferraum besitzen, der eine Reichweite von ca. 5000 Meilen (ca. 8000 km) zwischen zwei Tankstops erlauben sollte, bevor der Reaktor dann tutto-kompletto gegen einen frischen ausgetauscht würde. Zum Vergleich der aktuelle e-Golf kommt mit einer Batterieladung gerade mal 200-300 km.3

Der Antrieb würde dem in einem U-Boot gleichen: Der Reaktor würde dazu verwendet Dampf zu erzeugen, der zwei Turbinen zugeführt wird. Eine zur Stromgewinnung, die Andere um den Wagen vorwärts zu bewegen. Anschließend würde der kondensierte Dampf mittels geschlossenem Kreislauf wieder dem Reaktor zugeführt.

Doch allem Optimismus zum Trotz, blieb es nur bei einem Modell (Maßstab 1:32). Ein funktionstüchtiger Prototyp wurde nie gebaut, denn das ganze Konzept fußte auf der Annahme, dass kompakte und leichte Reaktoren mit effizienter Abschirmung (!) bald verfügbar seien. Gerade den Fahrgastraum von der Strahlung abzuschirmen stellte sich als ein sehr schwergewichtiges Problem dar: Rechnungen aus den Konstruktionsbüros von Chrysler zeigten, dass für ein atomgetriebenes Auto von 1400 kg Gewicht eine Abschirmung von 36 Tonnen notwendig wären. Dennoch ließen sich auch andere Autohersteller nehmen den nuklearen Traum zu träumen, z.B. in Form des Simca Fulgur eine Prognose, wie ein Auto aus dem Jahr 2000 aussehen könnte: Atomantrieb, sprachgesteuert und Radar-gestüzt, sowie 2-rädrig, dank ausgeklügelter Stabilisierung mittels Gyroskopen.

Simca Fulgur - Quelle: Carstyling.ru
Simca Fulgur – Quelle: Carstyling.ru
Ford Seattlite XXI - Das "atomgetriebene Batmobile"
Ford Seattlite XXI – Das „atomgetriebene Batmobile“

Oder aber der Ford Seattle-ite XXI von 1962, der nicht nur 2 Räder sonder stolze 6(!) Räder besitzt und mit seiner kumpelförmigen Fahrgastzelle etwas an das Batmobile der 60er Jahre erinnert.

1960s Batmobile (FMC)
Doch völlig ausgeträumt scheint der Traum von Nuklearmobil nicht zu sein. Grundlage der erneuten Bemühungen aus dem Jahr 2009 ist nicht ein Kernreaktor im klassischen Sinn, sondern eine Art Radionuklidbatterie. Beim spontanen Zerfall eines radioaktiven Materials wird Wärme frei, die dazu verwendet werden kann elektrischen Strom zu gewinnen, der wiederum einen Elektromotor antreibt. Im Falle der World Thorium Fuel (WTF) Studie ist dies Thorium Metall, von dem 8 Gramm laut den Erfindern reichen soll um das Fahrzeug 100 Jahre anzutreiben. Ein solcher Antrieb könnte 250 kg leicht sein. Doch auch hier bleibt ein ganz entscheidendes Problem, welches sich nicht so ohne Weiteres aus der Welt schaffen lässt. Auch wenn man Atomenergie befürwortet, bevorzugen es die meisten, wenn diese nicht gerade in der eigenen Garage geschweige denn nur wenige Meter entfernt im Kofferraum auf dem Weg zu Arbeit erzeugt wird.

Nuklear hin, Atom her… Die Zeiten, in denen Verbrennungsmotoren ungestraft Abgase in die Luft pusteten sind gezählt. Wenn auch die nukleare Option vermutlich nicht die Lösung ist, darf man auf e-Mobilität hoffen. Die ersten steigen schon auf e-Mobilität um, aber bis das e-Auto den Verbrennungsmotor ablöst, müssen wir wohl noch einiges in die Infrastruktur investieren !

  1. Sofern nicht ein findiger Mensch eine Powerbank für’s Auto entwickelt. 🙂
  2. aus: Hartmut Gründler: Kernenergiewerbung. Die sprachliche Verpackung der Atomenergie. Aus dem Wörterbuch des Zwiedenkens. In: Literaturmagazin 8. Die Sprache des Großen Bruders. Rowohlt 1977. S. 73.
  3. http://www.auto-motor-und-sport.de/news/neuer-vw-e-golf-2017-mehr-reichweite-und-mehr-leistung-8062440.html

Der Ventilator – Ein lautloser Killer ?

Der Sommer hat offiziell begonnen und prompt hängt über Mitteldeutschland eine drückende schwüle Hitze. Wer es noch nicht getan hat holt spätestens jetzt den Ventilator aus dem Keller um sich etwas Kühlung zu verschaffen. Da in meiner maximal-wärmegedämmten Altbauwohnung mit riesigen Fenstern und Südausrichtung nachts Backofentemperatur herrscht, schlafe auch ich bei eingeschaltetem Ventilator.

Doch hier ist Vorsicht geboten, denn koreanischen Quellen zu folge, ist der Ventilator ein leise surrender heimtückischer Killer. Stichwort: Ventilatortod – das Phänomen dass man über Nacht in einem geschlossenen Raum in Gegenwart eines laufenden Ventilators sterben kann.

Natürlich handelt es sich hier um einen Aberglauben bzw. auf Neudeutsch Urban Legend, denn wäre tatsächlich etwas daran, so hätten wir sicher schon längst viel davon gehört. Aber tun wir mal so, als wäre die Sage wahr: Wie soll so etwas von statten gehen ? Genau weiß man das in Korea auch nicht, immerhin gibt es aber mehrere verschiedene Erklärungsversuche:

Ersticken durch Luftmangel

Eine Gruppe von Theorien beschäftigt sich damit, dass der Ventilator seinem Opfer die Luft zum Atmen raubt. Richtet man z.B. den Ventilator auf das Gesicht des Opfers, so saugt dieser sämtliche Luft ab und verhindert so das Atmen. Nun ist es aber so, dass der Ventilator Vorne pustet und nur Hinten saugt. Wer legt sich aber hinter den Ventilator, wo man sich doch von der nach Vorne bewegten Luft kühlen lassen will ? Macht allgemein keinen Sinn und physikalisch schon gar nicht, da ja ständig Luft von Hinten nachströmt. Tatsächlich sind die Luftdruckschwankungen im Raum geringer als bei stürmischem Wetter.

Giftige Gase

Besonders gut gefällt mir folgende Theorie: Der Ventilator entzieht dem Raum den Sauerstoff und/oder reichert die Luft mit CO₂ an. An dieser Theorie mag etwas dran sein, wenn sie einen Ventilator mit (z.B. benzingetriebenen) Verbrennungsmotor Marke Rasenmäher betreiben. Da hier aber die Atmosphäre relativ schnell mit Abgasgestank und vor allem Motorenlärm so verpestet wäre, dass an Schlafen nicht zu denken wäre können wir diese Option abhaken. Eine Kontamination mit Ozon können wir auch ausschließen, da sich dieses nur entweder durch starke UV Strahlung oder durch Hochspannungsentladungen bildet, beides Vorgänge, die in einem handelsüblichen Ventilator auch nicht vorkommen.

Überhaupt kommt bei allen Druck- und Gas-bezogenen Ursachen zusätzlich der Fakt zu tragen, dass die meisten Schlafzimmer keine luftdicht abgedichteten Räume sind, so dass ein Mindestmaß an Austausch mit der Außenwelt stattfindet und solchen Phänomenen entgegen wirkt.

Temperaturbezogene Effekte

Kälte…

Kann ein etwaiger schädlicher Effekt vielleicht vom Kühleffekt des Ventilator kommen ? Halten wir erst einmal fest, dass ein Ventilator die Raum nicht abkühlt. Er bewegt lediglich die Luft. Die Raumtemperatur bleibt jedoch gleich. Der Ventilator dient lediglich als „Miefquirl“.

Die empfundene Abkühlung kommt durch zweierlei Effekte zustande: Sofern wir nicht gerade in tropischen Gefilden verweilen ist unser Körper wärmer als seine Umgebung, d.h. er gibt Wärme andie ihn umgebende Luftschicht ab, bis diese die gleiche Temperatur angenommen hat. Der Ventilator bläst nun die angewärmte Luft weg, d.h. kühlere Luft strömt nach. Faktor 2 ist die Verdunstungskälte durch Schwitzen. Jeder dessen Haut schon mal mit einem Alkoholtupfer desinfiziert wurde kennt Verdunstungskälte (die natürlich bei Alkohol deutlich ausgeprägter ist als dem im Schweiß enthaltenen Wasser). Verdunstung kann solange stattfinden, bis die uns umgebende Luft mit Wasserdampf gesättigt ist, d.h. die maximale Menge an Wasserdampf aufgenommen hat. Auch hier kommt dem Ventilator wieder die Aufgabe zu „Frischluft“ (in dem Fall trockenere Luft) nachzuführen. Das funktioniert natürlich nur, sofern wir nicht 37°C und 100 % relativ. Luftfeuchte haben ! Treten diese Bedingungen ein, kühlt auch der beste Ventilator nicht mehr. Dies sind zwei Faktoren, die der Legende des Ventilatortods Vorschub leisten würden, wäre unser Körper ein einfacher unbelebter Gegenstand.

Tatsächlich erzeugt unser Körper fortwährend Energie. Ein Mensch (80 kg, 180 cm, männlich) setzt dabei ca. 1860 kcal (7774 kJ) je 24h an Wärme frei1, lediglich durchs faul herum liegen und aufrechterhalten aller lebensnotwendigen Grundfunktionen. Genug Energie um etwas mehr als 3 Liter Wasser zu verdampfen. Das bedeutet also, wir kühlen nicht einfach aus, sondern der Körper hält durch Wärmeerzeugung dagegen ! Wird es zu Kühl wird etwas mehr Wärme produziert, wird es zu Warm wird mehr geschwitzt.

Hitze

Und was ist mit Überhitzung ? Immerhin gibt es ja auch Umluftöfen, die unser Essen besonders effizient garen. Konvektion heißt hier das Zauberwort. Steht die Luft still, dann gibt es zwei Mechanismen, über die Wärme transportiert wird:

  1. Wärmeleitung: Bekanntermaßen ist Luft ein relativ schlechter Wärmeleiter (deswegen hält der Zwiebellook auch so gut warm !)
  2. Strahlungswärme: Wie man in einem physikalischen Tabellenwerk nachschlagen kann, ist Wärmestrahlung stark abhängig von der Temperatur (T⁴➞ Temperatur hoch 4 !) und dabei bei erhöhter Zimmertemperatur relativ gering

Effizienter ist es da Wärmeenergie durch einen Strom von heißer Luft zu transportieren. Bei Ober-/Unterhitze müssen wir daher höhere Temperaturen wählen um einen gescheiten Garerfolg zu erzielen, als wenn wir heiße Luft direkt auf unser Gargut pusten. Für den Ventilator bedeutet dies: Solange die Luft kühler als unser Körper ist, besteht keine Gefahr. Bei Temperaturen über 36 °C allerdings beginnt der Ventilator uns Wärme zuzuführen, anstelle zu kühlen. Dies würden wir aber auch merken, da der Kühlungserfolg ausbleibt. Insofern sollte man also tatsächlich mal das Fenster aufmachen, wenn sich der Raum über Tag aufgeheizt hat und den Ventilator am Fenster platzieren, falls sich so kühlere Luft in den Raum blasen lässt.2

In dem Zusammenhang sei noch folgendes zur Verdunstung angemerkt: Wenn der Ventilator uns trockene Luft zuführt, dann führt das auch zu einer erhöhten Verdunstung von Flüssigkeit, sprich: wir trocknen langsam aus. Daher: Immer ausreichend trinken !

Ein Körnchen Wahrheit

Sterben wird man also eher nicht vom Ventilator. Dennoch, Zugluft ist auch nicht gerade ideal. Die verstärkte Abkühlung unseres Körpers kann zu unangenehmen Konsequenzen wie z.B. Muskelverspannungen führen. Auch ist Kälte schlecht, wenn man bereits Viren im Körper hat, die sich dann zu einer soliden Erkältung auswachsen können.

Abseits von gesundheitlichen Effekten, bleibt auch der Umstand, dass der permanente Betrieb eines Ventilators den Stromverbrauch unnötig in die Höhe treibt. Somit ist eine Zeitschaltuhr am Ventilator also dennoch eine sinnvolle Sache.

Ein gewisses Restrisiko bleibt allerdings doch… Nämlich das, was grundsätzlich beim Betrieb eines Elektrogeräts besteht: Kurzschluss, Kabelbrand, Überhitzung… Wenn das Gerät in gutem Zustand ist zwar sehr gering, aber dennoch real.

Wir sehen also, die koreanische Angst vor dem Ventilator ist zwar weitestgehend unbegründet fußt aber doch auf einem Fünkchen Wahrheit.


Anmerkungen

  1. Entspricht etwa einer Leistung von 90 Watt. Also nicht unähnlich einer handelsüblichen Glühbirne !
  2. Merke: Eine kleine Wellblechhütte mit Ventilator, die in der prallen Sommersonne steht, ist auch irgendwie nichts anderes als ein Umluftofen !

Thank you for smoking – Oder: Nikotin

Wie neulich schon angedeutet: Coffee & Cigarettes ist eine beliebte Kombination. So populär sogar, dass dem Thema ein ganzer Film gewidmet wurde. Koffein haben wir hier schon beleuchtet, daher nun eine Episode zum Alkaloid Nikotin, welches Zigaretten für so viele unwiderstehlich macht.

Pflanzen aus der neuen Welt

Nicht nur erfrischt und reinigt der Tabak das Gehirn, nein, er leitet die Seele zur Tugend und lehrt sie, rechtschaffen zu werden. Der Tabak ruft den Trieb zur Ehre und Tugend wach in allen Menschen, die sich seiner bedienen. Er ist die Leidenschaft der anständigen Leute, und wer ohne Tabak lebt, ist nicht würdig zu leben.
— Molière (frz. Dramatiker, 1622-1673) in Festin de Pierre

Nikotin kommt in der Natur in erster Linie in Pflanzen der Sorte Nicotiana tabacum und Nicotiana rustica (oder anders: in Tabak) vor. Obwohl Tabak heutzutage auch in Europa angebaut wird, so stammt sie ursprünglich aus den (sub)tropischen Gebieten Amerikas. Nach Europa gelangte die Pflanze und das Rauchen mit der Expedition Christoph Columbus’. Hervorzuheben ist hier wohl ein gewisser Rodrigo de Jerez aus Columbus’ Mannschaft, der als erster europäischer Raucher gelten darf. Dieser hatte auf Kuba die Einheimischen dabei beobachtet, wie sie die zerkleinerten Blätter der Tabakpflanze gerollt in Palm- und Maisblätter (sozusagen die Urform der Zigarre) rauchten.

Rodrigo de Jerez bei den indianischen Rauchern
Rodrigo de Jerez bei den indianischen Rauchern

Diesen Brauch führte er dann nach seiner Rückkehr den Bewohnern seiner Heimatstadt vor, nur um kurz darauf von der Spanischen Inquisition arretiert zu werden, da nur der Teufel es vermag einem Mann die Fähigkeit zu verleihen Rauch aus seinem Mund zu speien.

Tabak 9290019
Nicotiana tabacum
Ungeachtet dessen, fand man Gefallen an der Tabakpflanze, unter Anderem auch als Zierpflanze. 1560 gelangte die Pflanze dann durch den französischen Abgesandten am spanischen Hof, Jean Nicht de Villemin auch nach Frankreich, nach welchem die Pflanze und das in ihr enthaltene Alkaloid benannt wurde. In Reinform isoliert wurde Nikotin jedoch erst 1828 durch Posselt und Reimann und es dauerte bis 1892 bis zur Aufklärung seiner Struktur durch Pinner:

Nikotin, oder (S)-(–)-1-Methyl-2-(3-pyridyl)pyrrolidin
Nikotin, oder (S)-(–)-1-Methyl-2-(3-pyridyl)pyrrolidin

Nikotin – Ein giftiges Alkaloid

Der Rauch ist die beste Vorbereitung zu jeder schlechten Tat. Das Nikotin schläfert das Gewissen ein. Das Bedürfnis zu rauchen wächst mit dem Wunsche, das Gefühl der Reue zu ersticken. Das Rauchen hat überhaupt den Zweck, die Intelligenz zu umnebeln.
— Leo Tolstoi (russ. Schriftsteller, 1828-1910)

Nikotin ist eine farblose bis bräunliche ölige Flüssigkeit mit tabak-ähnlichem Geruch, die es in sich hat:

Auszug aus dem Sicherheitsdatenblatt (Sigma Aldrich)
Auszug aus dem Sicherheitsdatenblatt (Sigma Aldrich)

Giftig beim Verschlucken und Lebensgefahr bei Hautkontakt ! Klingt nicht gerade wie etwas, was man gerne in seine Nähe lässt ! Hinsichtlich der tödlichen Dosis ist man sich in Expertenkreisen nicht einig. Man findet immer einen Wert von 60 mg für einen gesunden Erwachsenen als Faustregel an, aber es gibt auch einige Berichte, bei denen größere Dosen überlebt wurden. Dies mag damit zusammenhängen, dass bei einer Nikotinvergiftung recht schnell Übelkeit und Erbrechen auftritt, dass einer weiteren Aufnahme des Gifts entgegen wirkt (Zwei Symptome, die auch Nikotinneulingen bei ihrer ersten Zigarette verspüren).

Und da Mutter Natur nichts ohne Grund macht, hat auch Nikotin seinen Zweck: Mit der Giftwirkung halten sich Pflanzen Insekten und andere Fraßfeinde vom Leib. Aus diesem Grunde steckte der Mensch sich den Tabak nicht nur in die Pfeife, sondern kochte ihn auch aus, um den so erhaltenen Sud zur Schädlingsbekämpfung auf seine Nutzpflanzen zu sprühen.

Die Dosis macht das Gift

Im Gegensatz zu Alkohol und Koffein, die relativ einfach zu dosieren sind, ist die Bestimmung der Nikotindosis beim Rauchen eine relativ komplexe Angelegenheit: Faktoren wie die „Rauchtechnik“ (Inhalationtiefe, -dauer, Anzahl der Züge, Länge der verworfenen Kippe etc.) oder die Konstruktion der Zigarette (mit Filter oder ohne, Art des Filters, Selbstgerecht vs Fertigzigarette) spielen dabei eine große Rolle. Der Nikotingehalt der Zigarette ist eher von geringerer Bedeutung. Überhaupt schaffen es etwa nur 30 % des enthaltenen Nikotins in den Rauch, während der Rest einfach verbrennt. Die Benutzung von Nikotin-reduzierten Zigaretten führt übrigens nicht zwingend zu einer reduzierten Nikotinaufnahme: Viele Raucher kompensieren dies, indem sie länger und stärker an der Zigarette ziehen oder eben generell mehr Rauchen um auf ihre gewohnte Dosis zu kommen !

Ist Nikotin krebserregend ?

Wenigstens ein positiven Umstand zu vermelden: Krebserregend ist Nikotin nicht. Doch vorsicht: Auch wenn Nikotin den Krebs nicht verursacht, so begünstigt er doch den Krebs… Es soll die Neubildung von Blutgefäßen fördern, was letztendlich das Tumorwachstum begünstigt. Aber auch wenn Nikotin nicht krebserregend ist, enthält der Tabakrauch noch genug andere Stoffe, die sehr wohl kanzerogen sind !

Warum tut man sich sowas an ?

In niedrigen Konzentrationen besitzt Nikotin einen anregenden Effekt. Es beschleunigt kurzzeitig den Herzschlag, verengt die Blutgefäße und führt zu einem absinken der Hauttemperatur1.

Es kommt zu einer temporären Steigerung der Aufmerksamkeit und Gedächtnisleistung2, sowie einer erhöhten Darmtätigkeit. Interessant ist auch, dass Nikotin in gewissen Maßen den Appetit zügelt. Ferner gibt es auch ein paar ältere Studien, die nahelegen, dass Nikotin die Fettverbrennung ankurbelt.34 5Dies mag damit zusammen passen, dass viele froschgebackene Nichtraucher erst mal an Gewicht zulegen, was eben auf Ausbleiben dieser Effekte in Kombination einer etwaigen erhöhten Zufuhr von z.B. Bonbons als Ersatzbefriedigung zurückzuführen ist. Ob man aber deswegen mit dem Rauchen anfangen sollte oder Nikotinkaugummis zusprechen sollte, ist fragwürdig.

Paradoxerweise verkehrt sich die anregende Wirkung geringer Dosen jedoch ins Gegenteil, wenn wir in den Bereich mittlerer Dosen kommen… Hier wirkt Nikotin dann beruhigend / sedierend.

Mittels Tabakrauch zugeführt, tritt die Wirkung des Nikotins recht rasch ein: 10 bis 20 Sekunden nach Aufnahme ist der „Nikotin Flash“ da. Ebenso wie Koffein also eine sehr effiziente Angelegenheit. Schon mal einen schweren Raucher auf Entzug bei seiner ersten Zigarette beobachtet ? Die anfängliche Schlechte Laune ist dann auch Ratz-Fatz verflogen.

Wenn’s der Raucher nicht lassen kann…

Apropos Nikotin-Sucht… Wenn es seine Wirkung im Gehirn entfaltet, kommt es auch zu einer erhöhten Ausschüttung des Neurotransmitter Dopamin, was eine erhöhte Konsumfreudigkeit hervorruft: Dopamin spielt eine wichtige Rolle für das sogenannte Belohnungszentrum im Gehirn.

Quelle: 3dman_eu / pixabay.de
Quelle: 3dman_eu / pixabay.de

Nikotin wirkt somit stimulierend auf das Belohnungszentrum. Und das ist mit dafür verantwortlich, warum Nikotin süchtig macht: Eine Aktivierung des Belohnungszentrum motiviert das jeweilige Individuum eine Aktivität zu wiederholen, welche die Aktivierung hervorgerufen hat. Da sich das Gehirn mit der Zeit an diesen Effekt gewöhnt, muss regelmäßig Nikotin zugeführt werden, damit keine Entzugserscheinungen, wie Reizbarkeit, schlechte Laune, Konzentrationsstörungen etc. auftreten. Es kann dabei bis zu 3 Wochen dauern, bis die Veränderungen der zugehörigen Rezeptoren im Gehirn sich wieder zurück gebildet haben und alle körperlichen Entzugserscheinungen verschwinden. (Wer übrigens seine eigene Tabakabhängigkeit testen will, kann dies mit Hilfe des Fagerström-Tests tun.)

Dennoch hat Nikotin alleine genommen nur geringes Suchtpotential. Erst in Verbindung mit den anderen Stoffen im Tabakrauch entfaltet sich ein hohes Potential, welches laut einer Studie aus dem Jahr 2007 zwischen dem von Alkohol und Kokain angesiedelt ist.6

Alternativen zur Zigarette

Raucherentwöhnungsprodukte

Ob der zahlreichen gesundheitlichen Gefahren, versuchen Viele, sich das Rauchen abzugewöhnen. Zu diesem Zwecke gibt es eine ganze Palette an verschiedenen Dareichungsformen von Nikotin. Der frischgebackene Nichtraucher erhält so seine Dosis Nikotin zur Bekämpfung der Entzugserscheinungen ohne sich gleichzeitig den schädlichen Rauch zuzuführen.

Quelle: Perlinator / pixabay.de
Quelle: Perlinator / pixabay.de

Bekannt sind z.B. Nikotinpflaster, die eine kontinuierlichen Aufnahme mit einer bestimmten Rate ermöglichen. Reines Nikotin wird nur sehr langsam durch die Haut aufgenommen, doch gelöst in einer geeigneten Trägersubstanz kann man die Rate beschleunigen (Vergleich: reines Nikotin = 0,8 mg pro cm² und h; gelöst in Wasser (20%) = 9 mg pro cm² und h). Nachteil: Nikotin reizt die Haut, daher muss man beim Gebrauch dieser Pflaster mit Hautrötungen rechnen.

Pfeifen

Eine der traditionsreicheren Konsumformen. Bei den Amerikanischen Ureinwohnern findet man z.B. die Friedenspfeife als Symbol der Streitschlichtung. Ferner ist mit keiner anderen Art Tabak zu konsumieren ein solcherPersonenkult verbunden, wie mit der Pfeife: Für manche Leute ist die Tabakspfeife eine Art Markenzeichen: Man denke nur an Sherlock Holmes, der neben Deerstalker-Mütze auch immer eine Tabakspfeife dabei hatte. Das Ensemble im Herrn der Ringe sieht man auch desöfteren dabei, wie sie in langstieligen Holzpfeifen „Pfeifenkraut“ Marke Alter Toby rauchen… Und seit 1969 wird vom Tabakforum der Titel Pfeifenraucher des Jahres verliehen an Prominenz wie Herbert Wehner (1969), Wolfgang Schäuble (1990), Günter Grass (2000) und Horst Lichter (2011), um nur ein paar Namen zu nennen.

Ein weiterer bekannter Raucher... Meisterdetektiv Nick Knatterton
Ein weiterer bekannter Raucher… Meisterdetektiv Nick Knatterton

Nota bene: Von vielen wird das Pfeife rauchen als eine ‚Kunst‘ betrachtet, die „dem Raucher ein nicht zu unterschätzendes Maß an Können und vor allem Erfahrung abverlangt“7

Schnupftabak

Wie manch andere „Drogen“ kann man sich Tabak (fein zerkleinert) auch durch die Nase ziehen. In den Berichten über Columbus’ Reisen lesen wir:

„Immer wenn die Könige ihre Götter um Rat fragen wegen ihrer Kriege, wegen einer Steigerung des Fruchtertrages oder wegen Not, Gesundheit und Krankheit, schnupften sie in ihren Tempeln das Kraut in ihre Nasenlöcher. […] Das Pulver ist von solcher Kraft, dass es einem völlig den Verstand raubt.“8

Nun, den Verstand rauben wird der Schnupftabak keinem. Allerdings reicht die Palette der Nebenwirkung von Schleimhautreizungen im Nasen-Rachen-Raum bis hin zu den üblichen Nikotin-Unverträglichkeiten, insbesondere dann, wenn man das Schnupfen nicht gewohnt ist.

Man unterscheidet zwei Formen: den Schmalzler und sogenannten Snuff. Ersterer ist besonders im süddeutschen Raum & in Österreich populär und ist eher grobfaserig, umaromatisiert und mit einer Dosis Schmalz versehen, um ihn weniger staubig zu machen. Das namensgebenden Schmalz wird heutzutage größtenteils durch Weißöl ersetzt.

L. Bouilly: Schnupfende Damen in Frankreich
L. Bouilly: Schnupfende Damen in Frankreich

Der Snuff hingegen ist feinpulvrig und oft mit Aromen wie Eukalyptus versehen.

Das Schnupfen selbst ist mit einer ganzen Reihe von Ritualen versehen… So ist es z.B. in manchen Kreisen üblich, jeden Schnupfvorgang mit einem Spruch einzuleiten. Wird vom Handrücken geschnupft, ist die linke Hand zu verwenden. Nur Amateure benutzen die Rechte. Ebenso ist zu heftiges Einsaugen zu vermeiden, da sonst der Tabak über das Ziel hinaus schießt und im Rachen landet, was eine Nies- und Hustorgie zur Folge hat.

Hat man eine Schnupftabaksdose und will sich betont vornehm geben, nimmt man eine Prise aus den Fingerspitzen… Eine recht aristokratisches Vorgehen, was auch erlaubt den Tabak rückstandsfrei an einem Schnauzbart vorbei zu bugsieren.

Thema Gesundheit: Außer den allgemeinen Nikotinrisiken, entfallen hier die Gefahren des Rauchens, die auf giftige Verbrennungsgase zurückzuführen sind. Laut einer Studie, die auch durch die WHO bestätigt wurde, ist Schnupftabak allein nicht krebserregend.9

Ferner interessant: Seit 1993 ist Schnupftabak von der Tabaksteuer befreit !

Shishas

In jüngerer Zeit in Deutschland sehr populär geworden sind Shishas – Wasserpfeifen, auch im Kreise von Leuten, die man sonst zu den Nichtrauchern zählt. Hierbei wird der Rohtabak mit Aromastoffen, sowie Glycerin bzw. Melasse vermengt und dann über glühenden Kohlen platziert. Da der Tabak dadurch nicht verbrennt, kann man nicht von Rauchen im eigentlichen Sinne sprechen. Durch die Gluthitze der Kohle, wird aber die enthaltene Feuchtigkeit mit den Aromen verdampft. Da Nikotin einen Siedepunkt von 246°C hat, wird es natürlich auch verdampft.

Shisha rauchender Mann (Quelle: onig99 / pixabay.de)
Shisha rauchender Mann (Quelle: onig99 / pixabay.de)

In Gutachten des Bundesamts für Risikobewertung geht man davon aus, dass die Nikotinaufnahme beim Shisharauchen mindestens vergleichbar mit dem Rauchen von Zigaretten ist. Man findet dort auch die Angabe, dass für „gelegentliche Wasserpfeifenraucher, die einen Tabakkopf mit 5 g Wasserpfeifentabak konsumierten, ein Zigarettenäquivalent von 0,4 bis 2 Zigaretten/Tag“ anzunehmen ist.

Gerne wird auf die Filterwirkung des Wassers hingewiesen. Nun, die ist tatsächlich vorhanden, hält aber nur einen Teil der Schadstoffe zurück. Glühende Kohlen sondern nämlich eine ganz eigene Qualität von unappetitlichen Stoffen ab, z.B. Kohlenmonoxid, welches irreversibel an den roten Blutfarbstoff bindet und den Sauerstofftransport unterdrückt. Es kommt zu einem „inneren Ersticken“. Kohlenmonoxid entsteht bei unvollständiger Verbrennung organischer (d.h. Kohlenstoff- haltiger) Materie und entsteht natürlich auch beim Zigarettenrauchen. Beim „shishen“ ist die Konzentration allerdings bis zu 10-mal höher. Nun erscheint eine akute Kohlenmonoxid-Vergiftung durch Rauchen recht unwahrscheinlich, doch hatte die Uniklinik Leipzig 2015 eben mit einem solchen Fall zu tun: Nach übermäßigem Shishagenuss musste ein Mann in einer Sauerstoff-Überdruckkammer notfallmedizinisch behandelt werden.

Berühmter Shisha-Raucher: Die Raupe aus Alice im Wunderland
Berühmter Shisha-Raucher: Die Raupe aus Alice im Wunderland

Wir sehen: Nikotin ist eine recht unangenehme Substanz, insbesondere in hohen Konzentrationen, auch wenn der schädlichste Effekt des Rauchens von anderen Substanzen herrührt. Besonders heimtückisch ist jedoch die suchtvermittelnde Wirkung… Wer will schon von irgendwas abhängig sein, wo wir doch soviel Wert auf unsere Unabhängigkeit legen. In diesem Sinne: Thank you for not smoking ! 🙂

 

  1. Umso seltsamer erscheint es, dass manche Raucher, während sie in der Kälte warten, eine Zigarette zum Aufwärmen rauchen, wo doch die Gefäßverengung einen negativen Effekt auf die erwärmende Durchblutung der Gliedmaßen haben sollte…
  2. Wohlgemerkt nur REINES Nikotin ! Als Inhaltsstoff von Tabakrauch, wurde eher eine dem Gedächtnis abträgliche Wirkung beobachtet !
  3. http://wayback.archive-it.org/org-197/20160311134008/http://archive.uninews.unimelb.edu.au/view-49206.html
  4. Orsini et al. 2001, Alcoologie et addictologie (in French). 23 (2 Suppl): 28S–36S.
  5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Andersson+und+Arner+2001
  6. D. Nutt et al. Lancet 2007, 369, 1047.
  7. https://de.wikipedia.org/wiki/Tabakspfeife#Geschichte
  8. https://de.wikipedia.org/wiki/Schnupftabak
  9. WHO IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans (2007): Smokeless Tobacco and Some Tobacco-specific N-Nitrosamines, IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, Bd. 89, Lyon 2007, S. 366.

Koffein – Oder: Hallo Wach

Kaffee schmeckt nicht nur lecker, sondern dient in vielen Büros und Labors als Katalysator um noch mal verborgene Kraftreserven zu mobilisieren und müde Gesellen wieder munter zu machen. Zu verdanken haben wir diesen Effekt dem Alkaloid Koffein.

Gestatten, Koffein !
Gestatten, Koffein !

Seinen Anfang nimmt die Geschichte des Koffeins mit dem deutschen Chemiker Friedlieb Ferdinand Runge (1794 – 1867), der sich, neben vielen anderen Entdeckungen, auch auf dem Gebiet der Naturstoff-Forschung hervorgetan hat. Eine entscheidende Rolle bei der Entdeckung spielt darüber hinaus noch eine andere historische Persönlichkeit, die man normalerweise eigentlich nicht mit Chemie & Pharmazie in Verbindung bringt, nämlich Dichterfürst Johann Wolfgang von Goethe. Diesem wurde nämlich von Runge die Wirkung des Atropins (welche dieser gerade untersuchte) am Auge einer Katze demonstriert. Goethe, ob der drastischen Wirkung des Atropins beeindruckt, empfahl Runge daraufhin sich auch einmal die Inhaltsstoffe der Kaffeebohne anzusehen, vermutete er doch darin ein Antidot gegen das Atropin.1 Runge gelang es 1820 dann das Koffein erstmals aus Kaffeebohnen zu extrahieren, ein Vorgang, der heute noch die Hauptquelle zur Koffein-Gewinnung ist, nämlich im Rahmen der Entkoffeinierung von Kaffee.

Friedlieb Ferdinand Runge
Friedlieb Ferdinand Runge (1794 – 1867)

Den Teufel mit dem Beelzebub austreiben – Die Entkoffeinierung

Diese wurde 1903 von einem Bremer Kaffeehändler mit Namen Ludwig Roselius zu einem industriell verwertbaren Prozess weiterentwickelt, nachdem dieser zu der Ansicht gelangt war, dass der übermäßige Kaffee und Koffein-Genuß für das frühzeitig Ableben seines Vaters verantwortlich war. Die noch grünen Bohnen wurden hierzu zum Quellen in Salzwasser eingelegt und anschließend mit Benzol(!) extrahiert. Das Endprodukt des sogenannten Roselius-Prozess kam schließlich als Kaffee HAG in den Handel. Kaffee HAG gibt es auch heute noch, allerdings verzichtet man heute auf das krebserzeugende Benzol und verwendet stattdessen Dichlormethan oder Ethylacetat, was zumindest im Falle des Dichlormethans nur geringfügig besser ist. Lösungsmittel kann man zwar abdestillieren, aber ein gewisses ungutes Gefühl hinterlässt der Gedanke dann doch.

Vorteilhaft ist es daher sicher, die Extraktion mit überkritischem CO2 durchzuführen. Kohlendioxid geht bei einem Druck von 73 – 300 bar in einen fluiden (d.h. quasi flüssigen2) Zustand über und ist billig, ungiftig, ein sehr effizientes Extraktionsmittel und sehr einfach zu entfernen: Nimmt man den Druck weg, verflüchtigt sich das CO2, welches unter Normalbedingungen bekanntlich ein Gas ist.

Ein Haken hat man jedoch immer: Egal, welches Verfahren man auch verwendet, man extrahiert neben dem Koffein immer auch andere wertvolle Bestandteile des Kaffees, was mit einer geschmacklichen Veränderung einher geht, weswegen entkoffeinierter Kaffee meist etwas merkwürdig schmeckt.

Wachmacher

Doch mancher trinkt den Kaffee (oder Tee oder Club Mate etc.) ja gerade WEGEN dem Koffein. Was bewirkt dieses Alkaloid also in unserem Körper ?

Die Bandbreite der beobachten Effekte ist relativ groß. Man kann es jedoch den Stimulation zuordnen, also Substanzen mit anregender bzw. erregender Wirkung. Dies entspricht auch dem gewünschten Effekt, wenn man zu einer belebenden Tasse Kaffee greift. Der Katalog umfasst:

  • Anregung des Zentralnervensystems
  • Steigerung der Herzfrequenz
  • schwach Harntreibende Wirkung
    (Merke: Kaffee ist nur geliehen. Kaum ist er drin, will er schon wieder raus)
  • Gefäßverengend im Gehirn, Gefäßerweiternd in der Peripherie
  • Anregung der Peristaltik des Darms
  • vieles Andere mehr

Bereits geringe Konzentrationen an Koffein stimulieren Aufmerksamkeit und Konzentrationsvermögen, erleichtern das Speichern von Informationen (Lernen !), beseitigen Ermüdungserscheinungen und reduzieren (bis zu einem gewissen Grad) das Schlafbedürfnis.

Eine gewisse euphorisierende Wirkung wird dem Koffein auch nachgesagt. Vermutlich ist es deswegen auch der Renner in Form von Energy Drinks auf Parties. Es verkürzt zwar, die Reaktionszeit, hat aber einen nachteiligen Effekt auf Geschicklichkeit, besonders dann wenn exaktes Timing und präzise Hand-Auge-Koordination gefordert ist. Ob das vielleicht von zittrigen Händen kommt ? Wir wissen es nicht.

Interessant ist auch was Forscher an der Universität Durham (UK) rausgefunden haben:

Die Wissenschaftler hatten 200 Studenten gefragt, wie viel Koffein sie täglich zu sich nähmen und ob sie gelegentlich Halluzinationen hätten, also ob sie etwa Stimmen hörten oder Dinge sähen, die gar nicht da seien. Bei der Auswertung der Befragung zeigte sich, dass die Teilnehmer, die besonders viel Koffein zu sich nahmen – täglich mehr als die Menge, die in sieben Tassen Instant-Kaffee steckt -, dreimal häufiger eingebildete Stimmen hörten als Teilnehmer, die kaum Koffein zu sich nahmen.
— Quelle: Handelsblatt.com

Ergo: Wenn Ihnen eine unsichtbare Stimme befiehlt mehr Kaffee zu kochen, ist es vielleicht an der Zeit die Koffeinzufuhr zu stoppen.

Wie funktioniert’s ?

Arbeitet unser Gehirn im Wachzustand entsteht als Nebeneffekt der Stoff Adenosin. Dieser bindet an bestimmte Bindungsstellen der Nervenzellen und regelt deren Leistung herunter. Dies dient als Schutzmechanismus gegen Überanstrengung. Je aktiver die Nervenzelle, desto mehr Adenosin schneller reichert sich Adenosin an und wir ermüden. Koffein ähnelt in seiner Struktur dem Adenosin und besetzt dessen Bindungsstellen ohne aber die selbe Wirkung auszulösen.

(1) Durch geistige Anstrengung entsteht Adenosin (grün), welches an den zugehörigen Rezeptor (blau) andockt. (2) Unsere geistige Leistungsfähigkeit nimmt ab, während immer mehr Adenosin erzeugt und gebunden wird. (3) Wir ermüden. (4) Koffein (rot) konkurriert mit dem Adenonsin um die Bindungsstellen. Sind diese schon mit Koffein belegt, kann kein Adenosin gebunden werden. (5) Oder: Koffein verdrängt Adenosin. (6) Resultat: Wir bleiben geistig hellwach.

Ergo: Wir bleiben wach und konzentriert ! Dies funktioniert aber nicht auf Dauer: Bleibt das Adenosin-Signal aus, reagiert die Nervenzelle darauf, indem sie mehr Adenosin-Bindungsstellen ausbildet und Adenosin-Moleküle wieder gebunden werden können und die Wirkung von Koffein fortan abgeschwächt ist. Man spricht von einer Toleranzbildung ! Diese Toleranz kann schließlich soweit gehen, dass sogar Entzugserscheinungen auftreten können, die sich dann in einem stark verstärkten Rückkehren der durch das Koffein bekämpften Symptome äußern.

Krabbel die Wand ´nuf

Gewöhnung tritt durch übermäßigen Koffeinkonsum über einen ausgedehnten Zeitraum auf. Was ist jedoch, wenn man es akut übertreibt ? Die gute Nachricht: Die tödliche Dosis Koffein ist sehr hoch. Man findet stark abweichende Werte dafür, aber man kann grob über den Daumen gepeilt 150 – 200 mg Koffein je kg Körpergewicht bei oraler Aufnahme annehmen. Das sind für einen Erwachsenen von 75 kg Körpergewicht etwa 11,3 g oder 94 Tassen starken Kaffee (>11 Liter). Da reines Koffein sehr bitter ist, und 11 Liter Flüssigkeit zu verputzen auch nicht gerade angenehm ist, können wir also annehmen, dass ein Vergiftungsszenario auf diesem Wege eher unwahrscheinlich ist. Vermutlich würden wir auch vor erreichen der tödlichen Dosis bereits so hibbelig werden, dass uns die Kaffeetasse ohnehin aus der Hand fällt.

Und mit dem Stichwort hibbelig, sind wir auch schon bei unerwünschten Wirkungen bei Überdosierung: Unruhe, Zittern, beschleunigter Puls und Extrasystolen (Herzrhythmusstörung)… Ein eher unschönes Gefühl, wie ich nach dem unüberlegten Genuss einer halben Füllung meiner Mokkakanne (entspricht etwa 3 Espresso Tassen oder 1 Pott) erfahren durfte. Man hat das Gefühl gleich die Wände hochkraxeln zu können und ist bis spät in die Nacht putzmunter. Ergo: Personen, die ohnehin schon zu Panikattacken und Angststörungen neigen, sollten starken Kaffee und Energy-Drinks eher meiden. Man kann sich diese Nebeneffekte sehr schön vorstellen, wenn man sich das Netz einer Spinne unter Koffeineinfluss anguckt:

Caffeinated spiderwebs.jpg
Gemeinfrei, Link

Das Netz sieht in der Tat aus wie mit zittriger Hand und heißer Nadel gestrickt.

Wieviel Koffein ist also unbedenklich ? Eine Orientierungshilfe ist das Merkblatt „Koffein“ der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA), in welchem für (gesunde, nicht schwangere) Erwachsene eine Tageshöchstdosis von <400 mg als unbedenklich angenommen wird, bei einer maximalen Einzeldosis von 200 mg Koffein.

Geplanter Koffein-Konsum

Hat man aber nun zu tief in die Kaffeetasse geguckt, dann hat man an den Nebenwirkungen erst mal eine ganze Weile Freude. Die Halbwertzeit (also die Zeit die verstreicht, bis sich die Konzentration eines Stoffes im Körper halbiert hat) beläuft sich 2,5 – 4,5 Stunden. Eine Zeitspanne, die einem bei Herzrasen sehr lange vorkommen kann. Im ungünstigen Fall haben wir selbst nach 9 Stunden immer noch ein Viertel der ursprünglichen Koffeinmenge im Körper ! Es sei denn sie sind Raucher: Nikotinkonsum reduziert die Halbwertzeit von Koffein um 30 – 50 % ! Coffee & Cigarettes sind also keine so gute Kombo, wenn wir uns mit Koffein dopen wollen ! Bei Frauen, welche die Pille nehmen, ist es genau umgekehrt. Hier kann sich die Halbwertzeit verdoppeln ! Grapefruitsaft hat einen ähnlichen Effekt !

Interessante Mischung: Koffein & Grapefruit !

Wesentlich effizienter ist die Aufnahme von Koffein: Sein Übertritt vom Verdauungstrakt ins Blut erfolgt relativ zügig und fast vollständig. Bereits nach rund 15 Minuten ist Spitzenkonzetration im Blutplasma erreicht. (Dies entspricht auch der Dauer, bis der Morgenkaffee bei mir anspringt.) Enthält der flüssige Muntermacher auch Kohlensäure sogar noch rascher (Ein Hoch auf die Cola !).

Caffeine and where to find it

Bisher haben wir Kaffee und Cola als typische Koffeinquellen ausgemacht. Doch wieviel Koffein ist darin enthalten ?

  Portion Pro Portion Konzentration (mg/L)  
Filterkaffee Tasse (150 mL) 267–800 mg 40–120 mg/L Wikipedia
Kaffee, Starbucks Tall (354 mL) 235 mg 664 mg/L Starbucks.com
Espresso 40–60 mL 100 mg 1667–2500 mg/L Wikipedia
Espresso, Starbucks 40 mL 75 mg 1875 mg/L Starbucks.com
Tee, schwarz Tasse (300 mL) 31–96 mg 103–320 mg/L gruenertee.de
Tee, Earl Grey, SB Tall (354 mL) >40 mg >113 mg/L Starbucks.com
Coca Cola Glas (0,33 L) 39 mg 118 mg/L Stiftung Warentest
Pepsi Glas (0,33 L) 34 mg 103 mg/L Stiftung Warentest
Afri Cola Glas (0,33 L) 86 mg 260 mg/L Stiftung Warentest
Red Bull Dose (0,25 L) 80 mg 320 mg/L Red Bull
Club Mate Flasche (0,5 L) 100 mg 200 mg/L gruenertee.de

Wenn man sich im Internet auf die Suche nach dem Koffeingehalt verschiedenster Lebensmittel macht, wird man feststellen, dass man für viele uneinheitliche Angaben findet. Dies ist nicht überraschend, da es sich bei Kaffee, Tee und Schokolade um Naturprodukte handelt und der Gehalt an Inhaltsstoffen natürlich schwanken kann (saisonal bedingt oder bei unterschiedlichen Sorten). Zusätzlich kommt noch der Faktor Zubereitung ins Spiel: Mahlgrad des Kaffees, Verwendete Zubereitungsmethode, Qualität des Wassers etc. Je standardisierter die Zubereitung, desto einheitlicher das Ergebnis. So lässt sich auch erklären warum der Kaffee in großen Kaffeehausketten im Mittel eine relativ konstanten Koffeingehalt hat. Bei Fertigprodukten lässt sich dies natürlich noch viel genauer steuern.

Vergleichen wir die Einträge der Gattung Kaffee, sehen wir, das ein einzelner Espresso geringer zu Buche schlägt, als eine Tasse strammer Filterkaffee (kleinere Tasse, weniger Koffein). In punkto Konzentration ist der Espresso jedoch der ungeschlagene König bei den hier betrachteten Getränken !



Quelle: Amazon.com
Quelle: Amazon.com

Aber wie so oft im Leben neigt auch hier der Mensch zu Extremen. Wem herkömmlicher Kaffee nicht genug Bumms hat, der kann spezialisierte Kaffeesorten kaufen, die den Koffeingehalt auf die Spitze treiben. Nehmen wir z.B. Kaffee der Marke Biohazard, führt man sich pro 350 mL Pott etwa 928 mg Koffein zu. Eine solche Portion überschreitet also locker die 2-fache maximale Tagesdosis.

Biohazard Coffee featuring… (Quelle: Amazon.com)

Der Hersteller verspricht „Garantierte Schlaflosigkeit“ und ein „Gefühl der Unbesiegbarkeit“. Aber damit ist er gewiss nicht der einzige Anbieter solcher Super-Kaffees… Die Konkurrenz trägt so klangvolle Namen wie Death Wish, Black Insomnia und Atomic Coffee, um nur ein paar Beispiele zu geben.

Und was ist mit Tee ?

Der passionierte Teetrinker hat darüberhinaus sicher schon mal das Wort Teein gehört und wird sich jetzt nun fragen, in wie weit dies hier eine Rolle spielt. Letztendlich handelt es sich auch bei dem Teein um Koffein. Die Unterscheidung kommt historisch durch die Form zustande, in der das Koffein vorliegt: Im Kaffee ist Koffein als Komplex an Chlorogen-Säure gebunden.

Chlorosen-Säure – Der „Sidekick“ des Koffeins

Dieser wird bei der Röstung oder spätestens bei Kontakt mit Magensäure gespalten und das Koffein freigesetzt. Die Wirkung des Koffeins tritt rasch ein. Im Tee ist das Koffein-Molekül Teil eines stabileren Polyphenol-Komplexes, der erst im Darm gespalten wird. Die Wirkung tritt später ein, hält dafür aber länger !

Sweet Caffeine…

Wer gerne süße Getränke mag, kann auch dort seinen Koffeinbedarf stillen: Cola, Energy-Drinks und artverwandte Gesöffe… Ob Pepsi oder Coke, Koffeinmäßig tun sich die beiden Marken nicht viel und sind im unteren Bereich der Skala angesiedelt. Ein 0.33 L Glas davon kratzt so gerade am unteren Rand der „Filterkaffee-Liga“. Wer den etwas härteren Cola-Kick sucht, greift zur Afri-Cola, die mit 250 mg Koffein je Liter der Spitzenreiter.

Wer sein Koffein nicht trinken mag, der kann es auch in fester Form zu sich nehmen. Neben den (allzu offensichtlichen) Koffein-Tabletten, gibt es allerhand mit Koffein angereicherte „Nahrungsmittel“. Ein altbekanntes deutsches Produkt ist Scho-Ka-Kola, eine Schokolade, die mit den Extrakten aus Kaffee und der Kolanuss angereichert wurde. Anlässlich der Olympischen Spiele 1936 als „Sportschokolade“ eingeführt, machte sie im Zweiten Weltkrieg als „Fliegerschokolade“ von sich Reden und gibt es noch heute, wenn auch in weniger martialischem Kontext. 8 Ecken dieser runden Schokolade sollen dabei dem Koffeinequivalent einer Tasse Kaffee entsprechen.

Aber es gibt auch Kartoffelchips (Marke NRG Chips) mit 350 mg je 100 g, koffeiniertes Müsli (Caffeinated Granola, 100 mg pro Portion), Koffein-Marshmallows (Marke Stay Puft, nur original mit dem Marshmallow-Mann, 100 mg pro Stück) und noch vieles andere mehr.

Der Stay Puft Marshmallow Mann (Ghostbusters, Columbia Pictures)

Wir sehen also, auch wer keinen Kaffee mag, kriegt irgendwo seine Dröhnung Koffein ab. Bei der Auswahl an Koffein-haltigem Naschwerk sollte man jedoch auf der Hut sein, denn wer lässt es schon bei einem Marshmallow oder einer Hand voll Chips bewenden ? Wehe dem, der einen Fressflash kriegt… Der kann die überflüssigen Kalorien direkt wieder abhibbeln… 🙂

  1. http://www.fr.de/wissen/entwicklung-der-pharmazie-goethe-und-das-koffein-a-548933
  2. genauer gesagt: Ein Zustand der in seinen Eigenschaften zwischen denen einer Flüssigkeit UND eines Gases existiert.

Die Macht der Kristalle

Wer den Blog hier schon länger verfolgt, weiß, dass ich Naturwissenschaftler bin und als solcher esoterischen Dingen gegenüber ja schon von Berufs wegen skeptisch eingestellt bin. Doch heute möchte ich mich mal mit einem solchen Thema näher beschäftigen, nämlich der esoterischen Macht von Kristallen & Steinen.

Bergkristall - Hübsch anzusehen & angeblich wirksam gegen schädliche Strahlen, Kopfschmerzen & Krampfadern
Bergkristall – Hübsch anzusehen & angeblich wirksam gegen schädliche Strahlen, Kopfschmerzen & Krampfadern

Daran mag man jetzt glauben oder nicht, eins ist jedoch gewiss: Einen enorm dekorativen Charakter haben sie ja. Es gibt sie in verschiedensten komplexen Formen und allen erdenklichen Farben und glitzern tun sie meistens auch. Ergo: Wenn er schon kein Zauberstein ist, so taugt er doch als Schmuckstein.

Dann ist da noch die Sache mit den Glücksbringern. Da mögen Viele noch so rational und nüchtern eingestellt sein, bei wichtigen Geschäftsterminen kleiden sie sich in ihr Glückshemd, klauben Glückspfennige von der Strasse oder klopfen beim Ausfüllen des Lottoscheins dreimal auf Holz (wenn grad Keiner guckt). Nicht unbedingt weil sie dran glauben, vielleicht weil sie gerne daran glauben würden. Und schaden kann es ja nicht, nur sicherheitshalber. Über all diese Dinge wundert sich Keiner, also wollen wir den „Zaubersteinen“ auch eine Daseinsberechtigung einräumen.

Ungeschliffener Rubin - Mit Chrom dotiertes Aluminiumoxid, auch wirksam in Sachen Liebe, Sexualtät, Erkenntnis etc.
Ungeschliffener Rubin – Mit Chrom dotiertes Aluminiumoxid, auch wirksam in Sachen Liebe, Sexualtät, Erkenntnis etc.

Doch wie komme ich auf das Thema ? Wenn man durch das Zentrum einer Tourismus-Hochburg wie Dresden läuft, muss man nicht weit gehen, bis man einen Verkaufsstand findet, der neben Souvenirs auch Kristalle & Steine als Glücksbringer anbietet. Als ich nun in der Woche vor Weihnachten über den hiesigen Weihnachtsmarkt lief, fand ich dort einen Marktstand mit einer Art Glücksstein-Roulette. Für 2 € Einsatz durfte man mal am Rad drehen, welches dann auslost, welche Art Stein man sich aus dem Angebot aussuchen darf. Nun, lange Rede, kurzer Sinn: Einen Dreh später, war ich glücklicher Besitzer eines Amethyst. Vom Standpunkt des Mineralogen und Chemikers handelt es sich um eine violette Varietät des Minerals Quarz (Siliziumdioxid). Der Unterschied zum farblosen Bergkristall, der auch ein Quarz ist, liegt nun daran, dass der Amethyst zusätzlich Eisen enthält. In der etwas ungewöhnlichen Oxidationsstufe +IV. Eisen(III) ist nun nichts Ungewöhnliches und, wie jeder vom Rost (Eisenoxid, Fe2O3) her weiß, braun gefärbt. Führt man eisenhaltigem Quarz, der zuerst auch braun ist, radioaktive Strahlung zu, wie sie in Gestein auch natürlich vorkommt, so wird aus den Eisenionen ein Elektron herausgeschlagen und unser Quarz wird zum violetten Amethyst !

Mein Amethyst/Citrin
Mein Amethyst/Citrin

Diese violette Färbung ist jedoch nicht so permanent wie man denkt. Vorsicht z.B. ist geboten mit UV Strahlung: Wird der Amethyst solcher ausgesetzt, z.B. in Form von intensivem Sonnenlicht, kann er seine Farbe verlieren. Ebenso ungünstig ist starkes Erhitzen, wodurch sich der lila Amethyst in einen gelb-braunen Citrin verwandelt. Was sich der Edeltsteinhandel zu Nutze macht, da Citrine um einiges seltener sind als Amethyste.

Der Amethyst - bei Saufgelagen ein nützlicher Begleiter
Der Amethyst – bei Saufgelagen ein nützlicher Begleiter

Doch was kann ein solcher Zauberstein nun angeblich alles ? Hier hilft schon eine genaue Analyse des Namens: Amethystos (griech. ἀμέθυστος) bedeutet „dem Rausche entgegenwirkend“. Nun, nichts geht über ein entsprechendes Experiment. Drei große Bier später, merkt der Experimentator, dass der Amethyst, zumindest in der Hosentasche getragen, nicht verhindert hat, dass der Alkohol seine Wirkung tut. Nun ja, vielleicht funktioniert das ja nur mit Rotwein. Oder nur, wenn der Amethyst Kontakt zum Getränk hat. Aus hygienischen Gründen habe ich aber darauf verzichtet den Stein ins Bier zu tauchen. Vermutlich haben die alten Römer daher ihre Trinkgefäße aus Amethyst gefertigt.

Malachit - Basisches Kupfercarbonat, von dem man behauptet es hilft bei Frust, Unausgeglichenheit, Unentschlossenheit & Ablehnung des eigenen Körpers
Malachit – Basisches Kupfercarbonat, von dem man behauptet es hilft bei Frust, Unausgeglichenheit, Unentschlossenheit & Ablehnung des eigenen Körpers

Was nun etwaige heilende Eigenschaften angeht, sei erst einmal folgendes angemerkt: Von Gesetz wegen sollte man Begriffe wie „Heilstein“ vermeiden, da man sonst ratzfatz wegen „unlauterem Wettbewerb“ belangt werden kann. Von etwaigen Regressforderungen wegen Quacksalberei mal abgesehen, da ein entsprechender wissenschaftlicher Nachweis einer Wirkung bislang noch aussteht.

Die Naturheilerin Hildegard von Bingen (1098-1179) gilt hier vermutlich nicht als legitime Quelle, auch wenn sie in ihrem „Buch von den Steinen“ eine Wirkung gegen „Hautunreinheiten und Schwellungen, aber auch gegen Insekten-, Spinnen- und Schlangenbisse sowie gegen Läuse“ beschreibt.

Pyrit - Hilft bei Identitätskrisen, regt die Selbsterkenntnis an und eignet sich zur Herstellung von Stinkbomben
Pyrit – Hilft bei Identitätskrisen, regt die Selbsterkenntnis an und eignet sich zur Herstellung von Stinkbomben

Etwas modernere Edelstein-Heiler sprechen davon, dass der Amethyst das sog. Stirnchakra (Chakra – Energiezentrum zwischen physischem und feinstofflichem Körper / Astralleib) beeinflußt und damit „reinigende, inspirierende und Erkenntnis bringende Eigenschaften“ hat. Wir sehen also: Für mich als Blogger zumindest der Theorie nach der richtige Stein. 

Schließlich findet man noch Hinweise auf die energetische Reinigung und Aufladung anderer Heilsteine. Was dies in letzter Konsequenz bedeutet weiß ich auch nicht, aber nun gut.

Witziger weise kommen sich damit Esoterik und Wissenschaft aber wieder ungeahnt nahe. So beschäftigen sich Ingenieure heutzutage mit spannenden Themen wie „Energy Harvesting“ (Energie-Ernte), also Gewinnung von geringen Mengen an elektrischer Energie aus Bewegung, Umgebungstemperatur etc.

Möglich ist dies z.B. mit piezoelektrischen Kristallen, die mechanischen Druck in elektrische Energie umwandeln. Jeder hat so etwas schon mal in der Hand gehabt, nämlich ein Form eines Feuerzeugs mit Druckzünder.

Sogenannte Pyroelektrische Kristalle erzeugen elektrische Spannung, wenn sie eine Temperaturänderung erfahren. Dies ist zum Beispiel in Temperatursensoren nützlich.

Wir sehen, es gibt eine gewisse Ähnlichkeit, wenn auch die Esoteriker vermutlich keine elektrische Energie mit ihren Kristallen ernten.

Fassen wir zusammen: Kristalle gehören sicher zu den dekorativeren Glücksbringern und sollte jemand aus ihnen Motivation und frische Energie schöpfen (und sein es auch nur durch den Placebo Effekt), so sei ihm dies gegönnt. Mit ernsthaften Erkrankungen sollte man sich jedoch lieber doch zu einem Arzt begeben.

Ein größerer Amethyst aus der Edelsteinsamllung von E. N.
Ein größerer Amethyst aus der Edelsteinsammlung von E. N.

Maß für Maß

Es ist hinlänglich bekannt, dass der Naturwissenschaftler gerne misst und quantifiziert. Doch auch im Alltag sind wir von Maßeinheiten umgeben. Beim Kochen und Backen, wenn es darum geht Zutaten abzuwiegen (Masse, kg), im Möbelhaus, wenn wir Länge x Breite x Höhe (Meter) messen, um zu schauen, ob das neue Regal ins Wohnzimmer passt… Für jede Größe, mit der sich unsere Welt beschreiben lässt, gibt es die passende Maßeinheit:

Größe Maßeinheit Bsp.
Länge Meter Regale, Autobahnstrecke
Masse Kilogramm Kochen, Einkaufen
Zeit Sekunde Eier kochen
Volumen Liter Tanken
Spannung Volt Batterien
Leistung Watt Glühbirne

Es wird speziell: Wie man einen Geruch misst…

Mit den Maßeinheiten, die man in jedem Physikbuch nachschlagen kann, sollte man ja alle Eventualitäten abgedeckt haben. Hin und wieder jedoch kommt es vor, dass man auf eine Größe stößt, die das SI-System und die daraus abgeleiteten Einheiten nicht abdecken. Wie würden sie zum Beispiel die Intensität eines Geruchs messen ? Diesem Problem hat sich der dänische Professor Ole Fanger 1988 angenommen und die Maßeinheit Olf (von lat. olfactus ‚Geruchssinn‘) erfunden. Jede Einheit will jedoch definiert sein: Nehmen wir zum Beispiel das Celsius (Temperatur) so entspricht 1 °C 1/100 des Temperaturbereichs zwischen Gefrieren (0 °C) und Sieden (100 °C) von Wasser.

1 Olf ist demnach definiert als die Geruchsbelastung, die von
einem Normmenschen (erwachsene Person mit einem Hygienestandard von 0,7 Bädern pro Tag, 1,8 m² Hautoberfläche und bei sitzender Tätigkeit) ausgeht. Dies eskaliert dann vom 12-jährigen Kind das es schon auf 2 Olf bringt, über den starken Raucher mit 25 Olf bis hin zum offenbar gut durchgeschwitzten Athlet nach dem Sport mit 30 Olf.

Man lebt gefährlich…

Achtung Gefahr !
Ähnlich diffus ist das Messen von Wahrscheinlichkeiten. Zum Beispiel die Wahrscheinlichkeit durch eine Handlung oder ein Ereignis das Zeitliche zu segnen (ins Gras zu Beißen, abzunippeln, zu sterben). Beträgt die Wahrscheinlichkeit 1:1.000.000 spricht man von einem Micromort. Durch Betätigung diverser Statistiken lässt sich dann ermitteln, wodurch wir 1 Micromort erhalten:

  • 1,4 Zigaretten rauchen
  • 0,5 L Wein trinken (Leberzirrhose)
  • 40 Esslöffel Erdnussbutter essen (Tod durch Aflatoxin B)
  • 6 Minuten Kanu fahren (Unfall)
  • 370 km Auto fahren
  • 1609 km mit dem Flugzeug reisen (Absturz)
  • 9656 km mit dem Flugzeug reisen (Tod d. kosmische Strahlung)
  • 1 Tablette Ecstacy
  • 0,14 Fallschirmsprünge (1 Sprung = 7 µMort)

Den Mount Everest zu besteigen resultiert übrigens in 35.000 Micromort. Einen umfangreicheren Katalog kann man übrigens Wikipedia entnehmen.

Von malerischen Schafen und 1000 Schiffen…

Während diese Maßeinheiten tatsächlich in der Realität Anwendung finden, gibt es auch allerhand was mit einem Augenzwinkern zu verstehen ist…

Für das Abmessen von ultra-kurzen Längen lässt sich z.B. die sogenannte Bart-Sekunde verwenden, eben die Länge, die ein Barthaar angeblich in 1 Sekunde wächst. Geht man (laut Wikipedia) von einem Bartwachstum von 2,8 mm je Woche aus, entspricht dies etwa 5 nm.

Ebenfalls eine recht interessante Längeneinheit ist das Sheppey, welches mit 1.4 km (7/8 Meile) etwa der Distanz entspricht, in der ein Schaf noch malerisch wirkt.

Hat ihr Auto zu wenig Bumms unter der Haube aka zu wenig Pferdestärken ? Probieren sie’s mal mit der Eselstärke (1/3 PS, 250 W), dann sieht der Zahlenwert schon ganz ansehnlich aus.

Pseudowissenschaftliches Geschwurbel lässt sich übrigens auch messen. Hierzu dient der sog. Crackpot-Index oder aber das Canard (Wortspiel auf das englische Wort quackery für Quacksalberei/Schwindel).

Ließ 1000 Schiffe in See stechen – Die schöne Helena

Schon mein Physiklehrer fabulierte mal von einer Maßeinheit für Schönheit gemessen in S (100 S entsprechen dabei dem Aussehen unseres Altkanzlers Helmut Kohl im Jahre 1996). Doch kam er mit seiner Erfindung zu spät: Der britische Dramatiker Christopher Marlowe definierte bereits 1592 mit den Worten Was this the face that launched a thousand ships / And burnt the topless towers of Ilium? ein Maß für Schönheit in dem er das liebliche Antlitz der schönen Helena beschrieb. 1 Helen entspricht eben dem Quantum Schönheit, dass 1000 Schiffe in See stechen lässt. Zusätzlich lässt sich auf damit auch Hässlichkeit damit messen: -1 Helen treiben dabei 1000 Schiffe auf eine Sandbank.