Trockeneis

Sublimierendes Trockeneis-Pellet, mit weißem Reif auf der Oberfläche ⓘ

Trockeneis ist die feste Form von Kohlendioxid. Es wird häufig zur vorübergehenden Kühlung verwendet, da CO₂ bei Atmosphärendruck keinen flüssigen Zustand hat und direkt vom festen in den gasförmigen Zustand sublimiert. Es wird in erster Linie als Kühlmittel verwendet, aber auch in Nebelmaschinen in Theatern für dramatische Effekte eingesetzt. Zu seinen Vorteilen gehören eine niedrigere Temperatur als bei Wassereis und die Tatsache, dass es keine Rückstände hinterlässt (abgesehen von zufälligem Frost durch die Feuchtigkeit in der Atmosphäre). Es ist nützlich für die Konservierung von gefrorenen Lebensmitteln (z. B. Speiseeis), wenn eine mechanische Kühlung nicht möglich ist. ⓘ

Trockeneis sublimiert bei 194,7 K (-78,5 °C; -109,2 °F) unter dem Atmosphärendruck der Erde. Diese extreme Kälte macht den Umgang mit dem Feststoff ohne Schutz vor Erfrierungen gefährlich. Obwohl es im Allgemeinen nicht sehr giftig ist, können die Ausgasungen des Eises in geschlossenen Räumen zu Hyperkapnie (abnorm hoher Kohlendioxidgehalt im Blut) führen. ⓘ

Phasendiagramm von Kohlenstoffdioxid (nicht maßstabsgerecht), P_t ist der Tripelpunkt und P_c der kritische Punkt. ⓘ

Container für Trockeneis ⓘ

Trockeneis ist festes Kohlenstoffdioxid (CO₂) und schmilzt bei einem Luftdruck von ca. 1013 mbar (1 Atmosphäre) nicht, sondern geht direkt in gasförmiges Kohlenstoffdioxid über, es sublimiert. Unter Normaldruck kann Trockeneis nicht wärmer als −78,4 Grad Celsius werden. Die Dichte beträgt ungefähr 1,56 g/cm³. Trockeneis ist weiß und geruchlos. Atmet man die entstehenden Dämpfe ein, so „kribbelt“ es, da sich bei Kontakt mit dem Wasser der Schleimhäute Kohlensäure bildet. ⓘ

Auf der Erde kommt Trockeneis nicht natürlich vor, in der CO₂-reichen Atmosphäre des Mars friert es jedoch im Winter in höheren Breiten aus und bildet die bekannten Polkappen. Auch einige Meteoroiden enthalten größere Mengen davon. ⓘ

Als Entdecker gilt Adrien Thilorier (1835). ⓘ

Eigenschaften

Vergleich der Phasendiagramme von Kohlendioxid (rot) und Wasser (blau) als Log-Lin-Diagramm mit Phasenübergangspunkten bei 1 Atmosphäre Druck ⓘ

Trockeneis ist die feste Form von Kohlendioxid (CO₂), einem Molekül, das aus einem einzelnen Kohlenstoffatom besteht, das an zwei Sauerstoffatome gebunden ist. Trockeneis ist farblos, geruchlos und nicht brennbar und kann den pH-Wert einer Lösung senken, wenn es in Wasser gelöst wird, wobei Kohlensäure (H₂CO₃) entsteht. ⓘ

Bei einem Druck von weniger als 5,13 atm und einer Temperatur von mehr als -56,4 °C (216,8 K; -69,5 °F) (dem Tripelpunkt) verwandelt sich CO₂ durch einen als Sublimation bezeichneten Prozess von einem festen in einen gasförmigen Zustand, ohne dass eine Flüssigkeit dazwischen liegt. Der umgekehrte Prozess wird als Deposition bezeichnet, bei der CO₂ von der Gasphase in die feste Phase übergeht (Trockeneis). Bei Atmosphärendruck erfolgt die Sublimation/Deposition bei 194,7 K (-78,5 °C; -109,2 °F). ⓘ

Die Dichte von Trockeneis nimmt mit abnehmender Temperatur zu und liegt unterhalb von 195 K (-78 °C; -109 °F) zwischen etwa 1,55 und 1,7 g/cm³ (97 und 106 lb/cu ft). Die niedrige Temperatur und die direkte Sublimation zu einem Gas machen Trockeneis zu einem wirksamen Kühlmittel, da es kälter ist als Wassereis und bei der Zustandsänderung keine Rückstände hinterlässt. Seine Sublimationsenthalpie beträgt 571 kJ/kg (25,2 kJ/mol). ⓘ

Trockeneis ist unpolar, mit einem Dipolmoment von Null, so dass attraktive intermolekulare van der Waals-Kräfte wirken. Die Zusammensetzung führt zu einer geringen thermischen und elektrischen Leitfähigkeit. ⓘ

Trockeneis ist ein weißer, wassereisähnlicher und geruchloser Feststoff. Bei Normaldruck sublimiert Trockeneis bei −78,48 °C (194,67 K) und benötigt für diesen Phasenübergang 571,1 kJ/kg (bzw. 25,1 kJ/mol). Da der Tripelpunkt P_t von Kohlenstoffdioxid bei T_t = 216,58 K (−56,57 °C) und p_t = 5,185 bar liegt, kann Kohlenstoffdioxid erst oberhalb von 5,185 bar schmelzen. Die Dichte beträgt ungefähr 1,56 g·cm⁻³ und liegt damit über der des Wassers. Der kritische Punkt P_c von Kohlenstoffdioxid liegt bei einer Temperatur von T_c = 304,13 K (30,98 °C) und einem Druck von p_c = 73,75 bar. ⓘ

1 m³ Trockeneis wiegt je nach Pressdruck etwa 1500 kg, während 1 m³ gasförmiges Kohlenstoffdioxid bei 0 °C und 1013 hPa nur 1,98 kg wiegt. Das bedeutet bei der Sublimation eine Volumenänderung auf das 760-Fache. ⓘ

Die Mohs-Härte von Trockeneis beträgt je nach Pressdruck bei der Herstellung 1 bis 3. ⓘ

Geschichte

Es wird allgemein angenommen, dass Trockeneis erstmals 1835 von dem französischen Erfinder Adrien-Jean-Pierre Thilorier (1790-1844) beobachtet wurde, der den ersten Bericht über diese Substanz veröffentlichte. Bei seinen Experimenten stellte er fest, dass beim Öffnen des Deckels eines großen Zylinders mit flüssigem Kohlendioxid der größte Teil des flüssigen Kohlendioxids schnell verdampfte. Zurück blieb nur festes Trockeneis in dem Behälter. 1924 meldete Thomas B. Slate ein US-Patent für den kommerziellen Verkauf von Trockeneis an. In der Folge war er der erste, der Trockeneis zu einem erfolgreichen Industrieprodukt machte. Im Jahr 1925 wurde diese feste Form von CO₂ von der DryIce Corporation of America als "Trockeneis" geschützt, was zu seinem allgemeinen Namen führte. Im selben Jahr verkaufte die DryIce Co. die Substanz zum ersten Mal kommerziell und vermarktete sie für Kühlzwecke. ⓘ

Herstellung

Sublimation von Trockeneis, wenn es bei Raumtemperatur auf Wasser gelegt wird ⓘ

Trockeneis lässt sich leicht herstellen. Die gängigste industrielle Methode zur Herstellung von Trockeneis umfasst zunächst die Erzeugung von Gasen mit einer hohen Konzentration an Kohlendioxid. Solche Gase können als Nebenprodukt eines anderen Prozesses anfallen, z. B. bei der Herstellung von Ammoniak aus Stickstoff und Erdgas, in einer Ölraffinerie oder bei der Fermentation in großem Maßstab. Anschließend wird das kohlendioxidreiche Gas unter Druck gesetzt und gekühlt, bis es sich verflüssigt. Anschließend wird der Druck gesenkt. Dabei verdampft ein Teil des flüssigen Kohlendioxids, wodurch die Temperatur der verbleibenden Flüssigkeit rasch sinkt. Die extreme Kälte führt dazu, dass die Flüssigkeit zu einer schneeähnlichen Konsistenz erstarrt. Schließlich wird das schneeartige feste Kohlendioxid zu kleinen Pellets oder größeren Blöcken aus Trockeneis komprimiert. ⓘ

Trockeneis wird in der Regel in drei Standardformen hergestellt: große Blöcke, kleine (1⁄2 oder 5⁄8 Zoll [13 oder 16 mm] Durchmesser) zylindrische Pellets und winzige (1⁄8 Zoll [3,2 mm] Durchmesser) zylindrische Pellets mit einem hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnis, die auf Öl oder Wasser schwimmen und aufgrund ihrer großen Krümmungsradien nicht an der Haut haften. Winzige Trockeneispellets werden hauptsächlich zum Trockeneisstrahlen, Schnellgefrieren, zur Brandbekämpfung und zum Verfestigen von Öl verwendet und haben sich als sicher für Experimente von Schülern der Mittelstufe erwiesen, die eine geeignete persönliche Schutzausrüstung wie Handschuhe und Schutzbrille tragen. Am gebräuchlichsten ist ein Standardblock mit einem Gewicht von etwa 30 kg (66 lb), der mit einer mit Klebeband versehenen Papierhülle versehen ist. Diese werden häufig für den Versand verwendet, da sie aufgrund ihres geringen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen relativ langsam sublimieren. Die Pellets haben einen Durchmesser von etwa 1 cm und lassen sich leicht in Säcke verpacken. Diese Form eignet sich für die Verwendung in kleinem Maßstab, z. B. in Lebensmittelgeschäften und Labors, wo es in einer dick isolierten Truhe gelagert wird. Die Dichte von Pellets beträgt 60-70 % der Dichte von Blöcken. ⓘ

Trockeneis wird auch als Nebenprodukt der kryogenen Luftzerlegung hergestellt, einer Industrie, die sich hauptsächlich mit der Herstellung extrem kalter Flüssigkeiten wie flüssigem Stickstoff und flüssigem Sauerstoff befasst. Bei diesem Verfahren verflüssigt sich bzw. gefriert Kohlendioxid bei einer weitaus höheren Temperatur, als sie für die Verflüssigung von Stickstoff und Sauerstoff erforderlich ist. Das Kohlendioxid muss während des Prozesses entfernt werden, um zu verhindern, dass das Trockeneis die Anlagen verunreinigt, und kann nach der Abtrennung auf ähnliche Weise wie oben beschrieben zu kommerziellem Trockeneis verarbeitet werden. ⓘ

Trockeneis wird hergestellt, indem unter Druck verflüssigtes Kohlenstoffdioxid entspannt wird. Ein Teil des Kohlenstoffdioxids verdampft und entzieht dabei dem Rest des Kohlenstoffdioxids die für die Verdampfung erforderliche Wärme, dieser kühlt damit ab. Es entsteht dabei sogenannter gefrorener Kohlensäureschnee. Dieser wird dann, je nach Anwendung, in die gewünschte Form gepresst. ⓘ

Kleine Mengen Trockeneis können erzeugt werden, indem man eine CO₂-Flasche mit Steigrohr öffnet. Dementsprechend wird flüssiges CO₂ aus der Flasche entnommen, welches zum größten Teil sofort verdampft und sich dadurch so stark abkühlt, dass ein Teil als CO₂-Schnee gefriert. Nach diesem Prinzip funktionieren auch CO₂-Löscher, die – neben der Verdrängung des Luftsauerstoffes – dem Feuer Wärme entziehen und die brennenden Stoffe unter den Flammpunkt abkühlen sollen. ⓘ

Anwendungen

Kommerziell

Ein Eiscreme-Wagen ⓘ

Die häufigste Anwendung von Trockeneis ist die Konservierung von Lebensmitteln durch nichtzyklische Kühlung. ⓘ

Sublimation ⓘ

Trockeneis in Wasser ⓘ

Es wird häufig zum Verpacken von Gegenständen verwendet, die kalt oder gefroren bleiben müssen, wie z. B. Speiseeis oder biologische Proben, wenn eine mechanische Kühlung nicht verfügbar oder nicht praktikabel ist. ⓘ

Trockeneis ist von entscheidender Bedeutung für den Einsatz einiger Impfstoffe, die bei ultrakalten Temperaturen entlang der Lieferkette gelagert werden müssen. ⓘ

Trockeneis kann zum Schnellgefrieren von Lebensmitteln oder biologischen Laborproben, zur Karbonisierung von Getränken, zur Herstellung von Speiseeis, zur Verfestigung von ausgelaufenem Öl und zur Verhinderung des Schmelzens von Eisskulpturen und Eiswänden verwendet werden. ⓘ

Trockeneis kann verwendet werden, um die Aktivität von Insekten in geschlossenen Behältern mit Getreide und Getreideprodukten zu stoppen und zu verhindern, da es den Sauerstoff verdrängt, aber den Geschmack oder die Qualität der Lebensmittel nicht verändert. Aus demselben Grund kann es verhindern oder verzögern, dass Speiseöle und -fette ranzig werden. ⓘ

Bringt man Trockeneis in Wasser ein, wird die Sublimation beschleunigt, und es entstehen dichte, rauchähnliche Nebelwolken mit geringem Sinken. Dieser wird in Nebelmaschinen, in Theatern, Spukhäusern und Nachtclubs für dramatische Effekte verwendet. Im Gegensatz zu den meisten künstlichen Nebelmaschinen, bei denen der Nebel wie Rauch aufsteigt, schwebt der Nebel aus Trockeneis in Bodennähe. Trockeneis ist nützlich für Theaterproduktionen, die dichte Nebeleffekte erfordern. Der Nebel stammt aus dem Wasser, in das das Trockeneis gefüllt wird, und nicht aus dem atmosphärischen Wasserdampf (wie gemeinhin angenommen wird). ⓘ

Gelegentlich wird es auch zum Einfrieren und Entfernen von Warzen verwendet. Flüssiger Stickstoff eignet sich jedoch besser für diese Aufgabe, da er kälter ist und daher weniger Zeit zum Einwirken und weniger Druck benötigt. Trockeneis hat weniger Probleme mit der Lagerung, da es bei Bedarf aus komprimiertem Kohlendioxidgas erzeugt werden kann. ⓘ

Installateure verwenden Geräte, die flüssiges CO₂ unter Druck in einen Mantel um ein Rohr pressen. Das entstehende Trockeneis lässt das Wasser gefrieren und bildet einen Eispfropfen, so dass Reparaturen durchgeführt werden können, ohne die Wasserleitung abstellen zu müssen. Diese Technik kann bei Rohren mit einem Durchmesser von bis zu 100 mm (4 Zoll) eingesetzt werden. ⓘ

Trockeneis kann als Köder verwendet werden, um Stechmücken, Bettwanzen und andere Insekten zu fangen, da sie von Kohlendioxid angezogen werden. ⓘ

Es kann auch zur Vernichtung von Nagetieren verwendet werden. Dazu werden Pellets in Nagetiertunnel im Boden geworfen und dann der Eingang versiegelt, so dass die Tiere ersticken, wenn das Trockeneis sublimiert. ⓘ

Winzige Trockeneispellets können zur Brandbekämpfung eingesetzt werden, indem sie sowohl den Brennstoff kühlen als auch das Feuer durch Ausschluss von Sauerstoff ersticken. ⓘ

Die extreme Temperatur von Trockeneis kann dazu führen, dass viskoelastische Materialien in die Glasphase übergehen. Daher eignet es sich zum Entfernen vieler Arten von Haftklebstoffen. ⓘ

Erzeugung von Bodennebel mit Trockeneis ⓘ

Industriell

Trockeneisstrahlen zur Reinigung einer Gummiform ⓘ

Trockeneisstrahlen zur Reinigung von Elektroinstallationen ⓘ

Trockeneis kann zum Lösen von Asphaltfliesen oder schalldämpfenden Materialien in Autos verwendet werden, so dass sie sich leicht ablösen lassen, sowie zum Einfrieren von Wasser in ventillosen Rohren, um eine Reparatur zu ermöglichen. ⓘ

Eine der wichtigsten mechanischen Anwendungen von Trockeneis ist die Strahlreinigung. Trockeneispellets werden mit Druckluft aus einer Düse geschossen, wobei die Kraft der Geschwindigkeit der Pellets mit der Wirkung der Sublimation kombiniert wird. Auf diese Weise können Rückstände von Industrieanlagen entfernt werden. Beispiele für entfernte Materialien sind Tinte, Klebstoff, Öl, Farbe, Schimmel und Gummi. Trockeneisstrahlen kann Sandstrahlen, Dampfstrahlen, Wasserstrahlen oder Lösungsmittelstrahlen ersetzen. Der wichtigste Rückstand beim Trockeneisstrahlen ist das sublimierte CO₂, was es zu einer nützlichen Technik macht, wenn Rückstände von anderen Strahltechniken unerwünscht sind. Vor kurzem wurde das Strahlen als Methode zur Beseitigung von Rauchschäden an Gebäuden nach Bränden eingeführt. ⓘ

Trockeneis eignet sich auch für die Entgasung brennbarer Dämpfe aus Lagertanks - die Sublimation von Trockeneispellets in einem entleerten und entlüfteten Tank führt zu einem Ausstoß von CO₂, das die brennbaren Dämpfe mitreißt. ⓘ

Der Aus- und Einbau von Zylinderlaufbuchsen in Großmotoren erfordert den Einsatz von Trockeneis, um die Buchse zu kühlen und damit zu schrumpfen, damit sie frei in den Motorblock gleiten kann. Wenn sich die Buchse dann erwärmt, dehnt sie sich aus, und die daraus resultierende Presspassung hält sie fest an ihrem Platz. Ähnliche Verfahren können bei der Herstellung mechanischer Baugruppen mit einer hohen resultierenden Festigkeit eingesetzt werden, wodurch Stifte, Passfedern oder Schweißnähte überflüssig werden. ⓘ

Es ist auch als Schneidflüssigkeit nützlich. ⓘ

Wissenschaftlich

In Laboratorien ist eine Aufschlämmung von Trockeneis in einem organischen Lösungsmittel eine nützliche Gefriermischung für kalte chemische Reaktionen und zur Kondensation von Lösungsmitteln in Rotationsverdampfern. Trockeneis und Aceton bilden ein Kältebad von -78 °C (-108 °F; 195 K), das z. B. verwendet werden kann, um ein thermisches Durchgehen bei einer Swern-Oxidation zu verhindern. ⓘ

Mit Hilfe von Trockeneis kann der Prozess der Veränderung von Wolkenausscheidungen durchgeführt werden. Es wurde in den 1950er und frühen 1960er Jahren in den USA häufig in Experimenten verwendet, bevor es durch Silberjodid ersetzt wurde. Trockeneis hat den Vorteil, dass es relativ billig und völlig ungiftig ist. Sein größter Nachteil besteht darin, dass es direkt in den unterkühlten Bereich der Wolken, die gesät werden sollen, eingebracht werden muss. ⓘ

Trockeneisbomben

Trockeneisbombe ⓘ

Eine "Trockeneisbombe" ist ein ballonähnliches Gerät, bei dem Trockeneis in einem versiegelten Behälter wie einer Plastikflasche verwendet wird. In der Regel wird Wasser hinzugefügt, um die Sublimation des Trockeneises zu beschleunigen. Wenn das Trockeneis sublimiert, erhöht sich der Druck, so dass die Flasche platzt und ein lautes Geräusch verursacht, das vermieden werden kann, indem der Schraubverschluss durch einen Gummistopfen ersetzt wird, um eine Wasserrakete mit einer Zwei-Liter-Flasche herzustellen. ⓘ

Die Trockeneisbombe wurde in der MythBusters-Folge 57 Mentos and Soda vorgestellt, die am 9. August 2006 erstmals ausgestrahlt wurde. Sie wurde auch in einer Folge von Time Warp sowie in einer Folge von Archer gezeigt. ⓘ

Außerirdische Erscheinung

Nach dem Marsvorbeiflug der Raumsonde Mariner 4 im Jahr 1966 kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Polkappen des Mars vollständig aus Trockeneis bestehen. Erkenntnisse von Forschern des California Institute of Technology aus dem Jahr 2003 haben jedoch gezeigt, dass die Polkappen des Mars fast vollständig aus Wassereis bestehen und das Trockeneis nur eine dünne Oberflächenschicht bildet, die sich jahreszeitlich bedingt verdichtet und abschwächt. Es wurde ein Phänomen namens Trockeneisstürme vorgeschlagen, das über den Polarregionen des Mars auftritt. Sie sind mit den Gewittern auf der Erde vergleichbar, wobei kristallines CO₂ den Platz des Wassers in den Wolken einnimmt. Trockeneis wird auch als ein Mechanismus für Geysire auf dem Mars vorgeschlagen. ⓘ

Im Jahr 2012 entdeckte die Sonde Venus Express der Europäischen Weltraumorganisation eine kalte Schicht in der Venusatmosphäre, in der die Temperaturen nahe dem Tripelpunkt von Kohlendioxid liegen, und es ist möglich, dass sich dort Flocken aus Trockeneis absetzen. ⓘ

Beobachtungen aus dem Uranus-Vorbeiflug von Voyager 2 deuten darauf hin, dass auf der Oberfläche der großen Monde Ariel, Umbriel und Titania Trockeneis vorhanden ist. Die Wissenschaftler vermuten, dass das Magnetfeld des Uranus zur Bildung von CO₂-Eis auf den Oberflächen seiner Monde beiträgt. Voyager 2-Beobachtungen des Neptunmondes Triton deuteten auf das Vorhandensein von Trockeneis auf der Oberfläche hin. Nachfolgende Beobachtungen deuten jedoch darauf hin, dass es sich bei dem Kohleneis auf der Oberfläche um Kohlenmonoxid handelt, die Kruste des Mondes jedoch aus einer erheblichen Menge Trockeneis besteht. ⓘ

Sicherheit

Trockeneis ⓘ

Gefahren
GHS-Kennzeichnung:
Piktogramme
Signalwort	Warnhinweis
Gefahrenhinweise	H280
Sicherheitshinweise	P403

Längerer Kontakt mit Trockeneis kann zu schweren Hautschäden durch Erfrierungen führen, und der entstehende Nebel kann auch den Versuch behindern, sich auf sichere Weise aus dem Kontakt zurückzuziehen. Da es zu großen Mengen Kohlendioxidgas sublimiert, das die Gefahr der Hyperkapnie birgt, sollte Trockeneis nur in einer gut belüfteten Umgebung ins Freie gebracht werden. Aus diesem Grund wird Trockeneis im Zusammenhang mit der Laborsicherheit mit der Vorsichtsmaßnahme P403 gekennzeichnet: "An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.". Industrielles Trockeneis kann Verunreinigungen enthalten, die es für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln unsicher machen. Die winzigen Trockeneis-Pellets, die bei der Trockeneis-Strahlreinigung verwendet werden, enthalten keine öligen Rückstände. ⓘ

Obwohl Trockeneis von der Europäischen Union nicht als gefährlicher Stoff und vom US-Verkehrsministerium für den Transport auf dem Landweg nicht als Gefahrgut eingestuft wird, gilt es beim Versand auf dem Luft- oder Wasserweg als Gefahrgut und muss gemäß der IATA-Verpackungsanweisung 954 (IATA PI 954) besonders gekennzeichnet werden, einschließlich eines rautenförmigen schwarz-weißen Etiketts mit der Bezeichnung UN 1845. Außerdem müssen Vorkehrungen getroffen werden, um eine angemessene Belüftung zu gewährleisten, damit der Druckaufbau nicht zum Bersten der Verpackung führt. Die Federal Aviation Administration in den USA erlaubt Fluggästen die Mitnahme von bis zu 2,5 kg (5,5 lb) pro Person im aufgegebenen Gepäck oder im Handgepäck, wenn es zur Kühlung verderblicher Waren verwendet wird. ⓘ

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  Trockeneispellet, das in Wasser sublimiert und dabei dichten weißen Nebel freisetzt.

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  Ein UN 1845-Etikett für Trockeneis ⓘ

Allgemeine Bibliographie

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Verwendung

Trockeneis wird überwiegend als Kühlmittel verwendet. ⓘ

Industrie

Kühlmittel

In der chemischen Synthese zur Kühlung von Reaktionsgemischen, meist als Kältemischung in Verbindung mit einem Lösungsmittel für effizienteren Wärmeaustausch; oder als Quelle für CO₂ als Synthesebaustein.

Um die Stabilität von Arzneimitteln bzw. Impfstoffen (im Speziellen Tozinameran) beim Transport zu gewährleisten, wird häufig auf eine Kühlung mit Trockeneis zurückgegriffen. Dies führte zusammen mit einer gedrosselten CO₂-Produktion aus der Ammoniakherstellung im Sommer 2021 in Deutschland zu einer Trockeneisknappheit.

Im Motorsport wird Trockeneis zur Kühlung der Motoren verwendet. Vor dem Rennen werden Ventilatoren mit Trockeneis montiert. Wenn das gefrorene Kohlenstoffdioxid in den Motorraum gelangt, ist es ungefährlich für die Maschine, da Trockeneis sublimiert.

In der Elektronik wird Trockeneis zur Kühlung beim Übertakten genutzt. Als Nichtleiter ist es dort ungefährlich im direkten Einsatz.

In Kältemischungen zum Kühlen bis −78 °C.

Verschließen von Rohrleitungen

in Rohrleitungen wird ein Pfropfen durch Kühlen erzeugt, der diese temporär verschließt. So können Arbeiten durchgeführt werden, ohne Rohrleitungen aufwendig zu entleeren. Alternativ wird tiefkalt verflüssigter Stickstoff (−196 °C) verwendet.

Fügen

beim Fügen von Hartmetallhülsen auf Stahlwellen, da der Stahl bei niedriger Temperatur stärker schrumpft als Hartmetall. Bei Raumtemperatur bildet sich eine Pressung der beiden Komponenten, die vorher bei z. B. 20 °C festgelegt wird.

Reinigung

Feines Trockeneis-Granulat wird mit hoher Geschwindigkeit auf die zu reinigende Fläche geblasen. Verschmutzungen (Fette, Trennmittel, Beschichtungen) werden durch die Kälte hart und spröde und platzen ab. Man unterscheidet hierbei das Trockeneisstrahlen und das CO₂-Schneestrahlen. Letzteres wird insb. zur Entfernung von Staubpartikeln auf Messoptiken wie den Spiegelelementen von Spiegelteleskopen eingesetzt. Rückstände von Reinigungsmitteln, die zu unerwünschter optischer Interferenz führen können, sind daher ausgeschlossen. ⓘ

Medizin und Biologie

Warzen

Zur Entfernung von Warzen werden diese zum Teil vereist. Die Kälteverbrennung nimmt keine Rücksicht auf Gewebeschichten und breitet sich als Kegel nach innen aus. Die aufgebrachten Mengen sind so gering, dass lediglich die obersten Hautschichten absterben.

Zahnmedizin

Zum Sensibilitätstest von Zähnen. Durch den Temperaturabfall kommt es bei vitalen gesunden Zähnen zu einem den Reiz nicht überdauernden Schmerz. Kommt es zu keiner Schmerzempfindung, müssen weitere diagnostische Maßnahmen getroffen werden. Ein negativer Sensibilitätstest kann ein Zeichen für eine Pulpanekrose sein. Bei einer Pulpitis kommt es zu einer den Reiz überdauernden verstärkten und nachziehenden Schmerzempfindung. Die Therapie der Pulpanekrose und der Pulpitis ist die Wurzelbehandlung.

Betäuben von Bienen

Insbesondere bei der Bienenkönigin während der instrumentellen Besamung benutzt.

Lockmittel für blutsaugende Insekten und Vektoren

Bei der Überwachung blutsaugender Insekten und Vektoren, die Kohlenstoffdioxid in ihrer Wirtsfindung verwenden (z. B. Stechmücken). Das Kohlenstoffdioxid wird hierbei aus isolierten Behältern mit Trockeneis freigesetzt und lockt die Insekten in die Nähe der Einsaugöffnungen spezieller Fallen.

Bekämpfung von Ratten

In den USA ist Trockeneis zur Rattenbekämpfung zugelassen. Es wird in die Eingänge von Rattenbauten eingebracht. Durch das freigesetzte Kohlenstoffdioxid, das aufgrund seiner Dichte in die Bauten fließt, ersticken die Tiere. ⓘ

Gefahren

Beim Umgang mit Trockeneis sollten Handschuhe und Schutzbrille getragen werden. Bei versehentlichem Hautkontakt sublimiert es an seiner Oberfläche und bildet eine dünne schützende Gasschicht, die den direkten Kontakt zur Haut verhindert (Leidenfrost-Effekt). Bekommt Trockeneis trotzdem über mehrere Sekunden einen festen Kontakt zur Haut, wird die Sublimierung unterbrochen und das Eis bleibt, ähnlich wie beim Anfassen tiefkalter Metallgegenstände, an der Haut kleben. Um langzeitige Schädigungen der Haut und der darunter liegenden Gewebeschichten zu verhindern, muss es augenblicklich entfernt (abgerissen) werden, da es sonst zu einer Kälteverbrennung kommt, bei der das Gewebe in wenigen Sekunden abstirbt. Die Schädigung breitet sich kegelförmig nach innen aus. ⓘ

Bei der Aufbewahrung in geschlossenen Räumen verdrängt das entstehende Kohlenstoffdioxidgas aufgrund seiner höheren Dichte die Luft am Boden. Bei der Sublimation dehnt sich das Gas auf das 760fache des ursprünglichen Volumens aus, weswegen auch kleine Mengen Trockeneis einen Raum völlig mit Gas füllen können. In Konzentrationen oberhalb von 5 % wirkt es auch bei noch ausreichendem Sauerstoffgehalt der Atemluft erstickend (Verminderung des reflektorischen Atemanreizes bis zum Atemstillstand). In geschlossenen Behältern kann sich ein gefährlicher Gasdruck aufbauen. ⓘ

Handelsübliches Trockeneis für den industriellen Einsatz kann unter Umständen Verunreinigungen enthalten und sollte daher nicht zum Kühlen von Nahrungsmitteln (Getränken) verwendet werden. Das Verschlucken von Trockeneis ist aufgrund von Erstickungsgefahr und Kälteverbrennungen lebensgefährlich. ⓘ

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) weist in Bezug auf das Risiko einer Vergiftung darauf hin, dass Trockeneis nur in geeigneten, gut isolierten Behältern aufbewahrt und transportiert werden sollte. Diese Behälter sollten wegen der Explosionsgefahr durch den Gasdruck jedoch nicht luftdicht verschlossen sein. Sowohl bei Transport, Lagerung und Verwendung in geschlossenen Räumen und Fahrzeugen muss auf eine ausreichende Belüftung geachtet werden. ⓘ

Zwischenfälle

Am 28. Februar 2020 starben drei Menschen in Russland bei einer Party – einer der Veranstalter hatte Trockeneis in den Swimmingpool gegeben, um Showeffekte zu generieren. Die drei Personen, darunter der Veranstalter, schwammen zu dem Zeitpunkt in dem Pool und erstickten an dem sich bildenden gasförmigen Kohlendioxid. ⓘ