Was ist Elektroosmose?

Bei einem Phänomen namens Elektroosmose können Flüssigkeiten bei elektrischer Ladung durch winzige Räume in einer Barriere bewegt werden. Es kommt in Naturstoffen wie Böden sowie in Mauerwerksprodukten wie Ziegel und Zement vor. Die Analyse der Elektroosmose-Physik erfolgt durch Modellieren kleiner Röhren, die als Mikrokanäle bezeichnet werden. Die Wand eines Kanals in Erde oder Beton enthält positiv geladene Ionen. Die innere Oberfläche ist negativ geladen, wodurch die elektrische Doppelschicht entsteht, die die Flüssigkeit in Bewegung setzt.

Die Elektroosmose wird auch durch die Art des Materials beeinflusst, das den Raum auskleidet, sowie die durch ihn hindurchströmende Flüssigkeit wie Wasser oder Chemikalien, die in industriellen Prozessen verwendet werden. Flüssigkeiten bewegen sich normalerweise mit der gleichen Geschwindigkeit durch die Breite der Röhre oder des Raums, aber auf mikroskopischer Ebene befindet sich dort, wo sich die positive Ladung befindet, eine Schicht einer sich langsamer bewegenden Flüssigkeit. In der Biologie kann dies erklären, wie Flüssigkeit durch die kleinen Vesikel in Pflanzen bewegt wird, was als vaskuläre Pflanzenbiologie der Elektroosmose bekannt ist. Das dem Boden entzogene Wasser muss durch die Stämme und Äste von Bäumen und Pflanzen geleitet werden, damit die Nährstoffe überall hin gelangen.

Neben dieser Art der Osmose treten auch andere Prozesse auf, wie die Bewegung geladener Teilchen in einer Flüssigkeit oder Elektrophorese und die eigentliche Bewegung dieser Flüssigkeit im elektrischen Feld, die als Elektroendosmose bezeichnet wird. Die Eigenschaften dieser Prozesse können wissenschaftlich gemessen und modelliert werden. Dies hat es Ingenieuren ermöglicht, Möglichkeiten zu schaffen, die Elektroosmose als Vorteil zu nutzen, anstatt sie für Wohnhäuser und Tiefbauprojekte zu belasten.

Der Mensch hat dies genutzt, um Wasser zu dekontaminieren und Barrieren zu schaffen, die den Boden auf Hügeln stabiler machen. Die Bodeneigenschaften können auf natürliche Weise verändert werden, indem die Dicke der elektrischen Doppelschicht angepasst wird, was den Säuregehalt des Bodens beeinflussen kann. Die Änderung des Feuchtigkeitsgehalts ermöglicht auch effizientere Möglichkeiten, das Volumen und die Haftung verschiedener Bodenarten zu ändern. Diese Veränderungen können im Labor maßstabsgetreu modelliert werden, sodass Ingenieure wissen, wie sie die Elektroosmose-Physik in der realen Welt am besten nutzen können.

Es wurden verschiedene Möglichkeiten entwickelt, um Wasser aus Kellern fernzuhalten, und Elektroosmose ist eine effiziente Methode, um Feuchtigkeit von Wänden fernzuhalten. Durch ein Elektroosmose-Feuchtigkeitsschutzsystem, das über Titananoden eine elektrische Spannung hinzufügt, kann Wasser aus Wandhohlräumen ferngehalten werden, um das Eindringen von Flüssigkeiten in den Boden von vornherein zu verhindern. Die Feuchtigkeit fließt dann harmlos in den Boden zurück.