Ob in der Badewanne oder auf dem Bier – Schaum bereitet ein erfrischendes, aber oft enttäuschend flüchtiges Vergnügen. Die Blasen zerplatzen und verenden als trauriger Rand am Maßkrug. Doch so vergänglich muss der luftige Stoff nicht sein. In Fabriken mausert er sich zum Hightech-Fabrikat mit ungewöhnlichen Eigenschaften.
Aus geschäumten Metall soll beispielsweise die nächste ICE-Generation bestehen. Im Mai 2014 zeigten sächsische Forscher und Firmen erstmals den Prototyp eines Triebkopfes – aus Aluminiumschaum. Verglichen mit kompaktem Blech wiegt es nur ein Fünftel. Ein Zug aus diesem Stoff braucht entsprechend weniger Strom. Er kann schneller fahren und mehr Personen befördern. Die Blasen wirken zudem wie eingebaute Airbags und dämpfen den Aufprall. 2,5 Millionen Euro hat die Entwicklung gekostet.
Etliche Zughersteller aus Europa und Deutschland interessieren sich dafür, berichtet Thomas Hipke vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik in Chemnitz. Der Ingenieur hat den Aluschaum maßgeblich mitentwickelt. Künftig soll ein brandenburgisches Unternehmen die Zughauben fertigen. In zwei Jahren könnten sie durch Deutschland rollen.
„Das goldene Zeitalter der Schäume ist angebrochen“, sagt die Physikerin Wiebke Drenckhan von der Universität Paris-Süd, die sich ganz auf die Erforschung des luftigen Materials konzentriert. Plastik, Keramik, Glas und Metalle, aber auch Käse und Schokolade – immer mehr Materialien werden geschäumt. Weil Schäume zu 90 Prozent aus Löchern bestehen, spart das vor allem Rohstoff und Gewicht – und beim Essen Kalorien.
Auch die Eigenschaften des Materials ändern sich mit dem Aufschäumen grundlegend. Schaum kann elastisch sein wie eine Matratze oder hart wie Beton. Er kann Hitze horten oder Schall komplett verschlucken. Sogar Schutzwände auf Flughäfen werden neuerdings aus Schaum gebaut, damit über die Landebahn hinausrollende Flugzeuge keinen großen Schaden anrichten. Schiffe aus Schaum können mehr Container laden und halten einer Kollision mit einem Eisberg eher Stand.
Der luftige Stoff kann aber auch Hitze speichern und abwehren wie kaum ein anderes Material. Jede Blase arbeitet wahlweise wie eine eingebaute Thermoskanne oder wie ein Heizkissen. In einem Stück Schaum von sieben mal sieben Zentimetern, also etwa der Größe einer Zigarettenschachtel, brennt zurzeit beispielsweise die angeblich kleinste Haushaltsheizung der Welt. Öl oder Gas werden vorher mit Sauerstoff vermischt und dann in den Schaum gepumpt, wo sie in den Poren verbrennen. Der Erlanger Energietechnik-Professor Antonio Delgado hat sich diese Heizung mit Industriepartnern und der Universität Aachen ausgedacht. 2013 hat er sie erstmals in einem Einfamilienhaus erprobt.
Die neue Heizung spare Platz und stoße weniger Schadstoffe aus als übliche kesselgroße Brenner, teilt er mit. Aufgrund der großen inneren Oberfläche des Schaums läuft die Verbrennung sauberer ab – ähnlich dem Autokatalysator. Da das löchrige Material die Hitze rasch ableitet, kann die Flamme in Sekundenbruchteilen gedrosselt oder vergrößert werden. Deshalb kann die Heizung bei einem Wetterumschwung von jetzt auf gleich hochfahren. Zurzeit suchen die Erfinder ein Unternehmen, das die Miniheizung vermarktet. Produktion und Betrieb kosten nicht mehr als bisher auch, rechnete einer von Delgados Doktoranden aus.
Unterdessen arbeiten Werkstoffwissenschaftler großer Unternehmen wie BASF an noch besseren Schäumen. Macht man die Poren nanometerklein, können sich Gase darin gar nicht mehr bewegen. „So ein Nanoschaum sperrt Hitze komplett aus“, erklärt Drenckhan. „Da kann auf der einen Seite ein Feuer brennen und auf der anderen können Kinder spielen.“ Solch ein Superhitzeschild böte Feuerwehr und Fabrikarbeitern Schutz. Und als Dämmstoff würde es die Wärme im Winter in den Häusern halten.
In den Blasen verliert sich aber auch der Krach. Vor einigen Monaten machte der Pariser Physiker Valentin Leroy diese überraschende Beobachtung an flüssigen Schäumen wie Rasier- oder Seifenschaum fest. Weshalb der Lärm verschluckt wird, ist bisher unklar. Leroy will nun den perfekten Krachkiller entwickeln, der womöglich aus der Sprühdose kommen könnte. Mit etwas Schaum an Fenster- und Türritzen könnten die Hausbewohner bei Bauarbeiten künftig vom Lärm der Presslufthämmer verschont werden.
Dass flüssiger Schaum Schall regelrecht verschlingt, beweist auch ein reichlich kurioses Explosionsabwehrsystem aus den USA: Ein Sack mit Löschschaum wird auf den Fahrersitz eines Autos gestellt. Dann wird eine Autobombe gezündet. Jede Menge Schaum schießt aus dem Wagen, aber die Detonation, der große Knall, bleibt aus. Fenster und Türen, die ganze Karosse haben nicht eine Schramme. Die vielen Blasen schlucken die Druckwelle, so dass die Explosion ausbleibt. Das amerikanische Verteidigungsministerium und die Geheimdienste haben sich schon von der Verlässlichkeit des Systems überzeugt.
Schaumexpertin Drenckhan war ebenfalls verblüfft, als sie im Auftrag des Kosmetikunternehmens L’Oréal 2013 herausfand, dass geschäumte Kosmetika besser reinigen. „So richtig versteht das noch keiner“, kommentiert sie. Aber der Effekt spricht sich in der Kosmetik- und Reinigungsmittelbranche herum. Immer mehr Hersteller lassen Flüssigseifen nun als Schaum aus dem Spender quellen und verkaufen Glas- und Badreiniger, die als weiße Mousse aus der Flasche kommen. Dadurch wird weniger Produkt verbraucht und zugleich reinigt es besser.
Auch die Waschmittelindustrie greift die Beobachtung auf. Samsung lancierte schon Ende 2010 eine Waschmaschine, in der das Waschmittel zunächst mit Luft und Wasser zu einem Schaum aufgeschlagen wird. Diese Reinigungsblasen würden viermal so schnell in den Stoff eindringen und gründlicher reinigen, behauptet das Unternehmen.
Testberichte bescheinigen der Schaumtechnik zumindest, dass sie bei 20 Grad so sauber wäscht wie sonst bei 40 Grad. Obwohl einige Kunden sich erst an den Schaum in der Trommel gewöhnen mussten, will das Unternehmen nun alle Maschinen auf die Schaumtechnik umstellen.