Erzielen Bienen mit Propolis den Effekt von Funktionskleidung?
Torben Schiffer stellt aus der Internetseite des Beenature-Project elektronenmikroskopische Aufnahmen von Löchern in der Propolis Beschichtung vor, inklusive einer Theorie über die Entstehung und Wirkung. Demnach legen Bienen diese Löcher absichtlich an, um einen Abtransport der bei den Bienen entstehenden Feuchtigkeit mittels Dampfdiffusion zu gewährleisten. Auf diese Weise wird angeblich der Effekt von Funktionskleidung (wie Goretex) erzielt, bei dem Dampfdiffusion zugelassen und ein Transport von flüssigem Wasser unterbunden wird. Der Artikel wirft viele Fragen auf.
Unterschiedliche Mengen Propolis auf unterschiedlichen Oberflächen
Der Artikel beginnt mit der Erkenntnis, dass Stirnholz (Faserrichtung zeigt in den Raum) besonders gewissenhaft mit Propolis versehen wird. Ist das wirklich so? Die präsentierten Aufnahmen stammen von sägerauen Stirnholzklötzen, ihre Oberfläche wurde nicht geglättet. Werden sägeraue Stirnhölzer intensiver mit Propolis versehen als sägeraue Bretter mit den Fasern parallel zur Beutenwand? Werden in einer Baumhöhle Decke und Boden intensiver mit Propolis versehen als die Seitenwände? Meine Beobachtung ist, dass der erhöhte Materialaufwand ausschließlich der Rauheit des Untergrundes geschuldet ist.
Wechselwirkung zwischen Holz- und relativer Luftfeuchte
Die Beschreibung der Vorgänge bei der Aufnahme des Wasserdampfes durch das Holz ist falsch. Durch die Wasserdampfdiffusion/Sorption kommt es nicht zwangsläufig zu einer Kondensation des Wassers. Der vom Holz per Sorption aufgenommene Wasserdampf wird weitestgehend chemisch und physikalisch vom Holz gebunden. Er steht nicht als freies Wasser für beispielsweise Kapillartransporte zur Verfügung. Dieses durch Sorption aufgenommene Wasser kann nicht in die Höhle/Beute „zurückfließen“. Natürlich kann es im Holz bei Abfall der Temperatur auch zu einer Kondensation des Wasserdampfes kommen. Dieses Wasser würde dann im Holz verteilt und aufgenommen. Und dieses Wasser könnte dann theoretisch auch wieder in die Baumhöhle gelangen. Nun hat aber gerade die Baumhöhle nach oben und unten eine enorme Wärmedämmung, die der von Passivhäusern entspricht. Ein Temperaturabfall mit den Folgen einer Kondensation kann nur sehr tief im Holz stattfinden und stellt meiner Meinung nach keine Gefahr für die Bienen dar.
Die Folgen einer Fasersättigung des Holzes für die Baumhöhlendecke
Die Erklärung des Begriffes „Fasersättigung“ ist falsch. Es handelt sich hierbei nicht um die Füllung aller Poren und Kanäle mit flüssigem Wasser. Es handelt sich bei der Fasersättigung um die maximale Holzfeuchte, die sich im Holz durch Sorption bei einer relativen Luftfeuchte von 100% einstellt. Bei der Fasersättigung gibt es (fast) noch kein freies Wasser, es ist weitestgehend physikalisch und chemisch gebunden. Ebenso falsch wie die Erklärung des Begriffes ist die Schlussfolgerung, die Sorption (bzw. Wasserdampfdiffusion) könne dazu führen, dass 90% der Oberfläche der Baumhöhlendecke aus Wasser bestehen.
Oberflächendiffusion und ihr Anteil an den Wassertransporten
Die folgende, im Artikel getätigte Aussage ist stark übertrieben:
„Auch bei nur teilweiser Fasersättigung würde bereits ein Teil des Wassers entgegen des Dampfdrucks wieder zurück in den Innenraum gelangen, da dort i.d.R. eine geringere rel. Luftfeuchte herrscht.“
Gemeint ist hier die Oberflächendiffusion, sie beschreibt Bewegungen hauchdünner sorbierter Wasserfilme an den Porenwandungen. Hierbei kommt es tatsächlich mitunter auch zu der Wasserdampfdiffusion gegenläufigen Wassertransporten, die nicht von der Temperatur abhängen, sondern ausschließlich von der Differenz der anliegenden relativen Luftfeuchten. Es handelt sich hierbei um kleinste Wassermengen, die für die Praxis in der Bauphysik nicht relevant sind. Gerade im Falle der Baumhöhle halte ich sie insbesondere aufgrund der hohen Wandstärken für marginal und vernachlässigbar.
Vergleich von Propolis der Bienen mit Funktionskleidung
Im Kern des Artikels wird die Aussage getroffen, dass die von Bienen aufgetragene Propolisschicht flüssiges Wasser zurückhält, aber Wasserdampf passieren lässt. Begründet wird dies mit den Löchern im Propolis. Belegt wird in dem Artikel nur das Vorhandensein der Löcher, mittels Aufnahmen mit einem Elektronenmikroskop. Versuche/Ergebnisse zur Wasserdampfdiffusionsdurchlässigkeit werden nicht präsentiert.
Die abgelichteten und untersuchten Proben stammen aus einer damals frisch gefertigten Beute, in der ein Bienenvolk lediglich den Sommer 2016 lebte, bevor es einging. Der Deckel wurde von den Bienen nur im Brutbereich augenscheinlich flächig mit Propolis versehen. Etwa die Hälfte des Deckels war gar nicht mit Propolis beschichtet, die Übergangsflächen sehr lückenhaft. Es wäre also naheliegend, die gefundenen Löcher auf das frühzeitige Verenden des Volkes und die vermutlich unvollendete Beschichtung zurückzuführen. Wurden die Löcher auch in anderen Proben aus anderen Beuten gefunden, vielleicht sogar in Baumhöhlen?
Die Aufnahmen mit dem Elektronenmikroskop suggerieren, dass die im Propolis gefundenen Löcher winzig klein sind. Das ist nicht so. Wie sich den Legenden der jeweiligen Bilder entnehmen lässt, haben sie Durchmesser > 100µm (also 0,1mm). Löcher dieser Größenordnung lassen sich mit einem einfachen Stereomikroskop oder einer Lupe entdecken. Jeder kann diese Theorie also an seinen eigenen Beuten überprüfen. Ich habe mir die Mühe mit einem Deckel einer älteren Beute gemacht, die viele Jahre in Betrieb war. An diesem Deckel habe ich keine einzige nicht propolisierte Stelle gefunden.
Auf dem folgenden Bild ist ein Probekörper aus dem Deckel der Beute abgebildet, von dem auch die Proben von Torben Schiffer stammen.
Der Vergleich mit atmungsaktiver Kleidung ist absurd. Auf den präsentierten Bildern lässt sich ein Durchmesser der Löcher im Propolis > 100 Mikrometer ablesen (0,1mm). Die Öffnungen halten kein flüssiges Wasser zurück, sie fallen bereits zum Teil in die Kategorie Makroporen. Für einen solchen Effekt müssten die Öffnungen mindestens einen 1000x kleineren Durchmesser aufweisen.
Anstelle von 1,3 Milliarden Mikroporen auf einem Quadratzentimeter (Funktionskleidung Gore-Tex) weisen die untersuchten Proben also nur einige wenige Kapillar- und Makroporen pro Quadratzentimeter auf. Das ist nicht nur nicht nah dran, das ist nahezu das Gegenteil.
Wasser abweisende Wirkung von Propolis
Die Wasser abweisende Wirkung von Propolis ist bekannt. Diese wird in dem Artikel mittels der Abbildung eines Tropfens, der auf der Propolisbeschichtung abperlt, veranschaulicht. Nun ist diese Aufnahme allerdings nur eine Momentaufnahme. Gezeigt wird ein Tropfen der irgendwo auf der trockenen Propolisbeschichtung platziert wurde. Was aber passiert mit einem Tropfen Wasser im Laufe der Zeit, der im Bereich eines der Löcher im Propolis platzierten wurde?
Ein kleiner von mir durchgeführter Versuchsaufbau zeigt das Aufsaugen des Tropfens innerhalb von 2h durch den mit Propolis beschichteten Holz-Probekörper, bzw. ein Teil des Wassers ist auch verdunstet. Links im Bild ist jeweils ein zweiter Tropfen zu sehen, der auf einer undurchlässigen Schicht aufgetragen wurde. So kann der Anteil der Verdunstung abgeschätzt werden.
Haben Bienen Gore-Tex erfunden?
Wohl eher nicht. Die physikalischen Hintergründe dieser Theorie sind zum großen Teil falsch. Die Theorie ist alles andere als stichhaltig.
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