De Europese bergen lonken weer. De voorjaarsvakantie komt eraan. Toch staat de wintersport steeds meer onder druk. “Kunstsneeuw en skitoerisme in het algemeen kunnen nauwelijks als milieuvriendelijk worden omschreven”, aldus Professor Hinrich Grothe van de TU Wenen. “Er is een grote energie- en waterinput mee gemoeid. Het optimaliseren van bestaande systemen om minder hulpbronnen te gebruiken en minder invloed te hebben op het milieu kan echter worden gezien als een milieuvriendelijke aanpak.”
Zeker in de tweede helft van het winterseizoen, moet bij gebrek aan voldoende echte sneeuw, de natuur een handje worden geholpen. Een veelgebruikte oplossing om snel en efficient sneeuw te kunnen maken, is additieven toevoegen aan het op de pistes vernevelde water. Deze bevorderen de bevriezing van druppeltjes bij temperaturen van nul tot min acht graden Celsius. Deze toevoegingen zijn echter in sommige landen – waaronder Oostenrijk en Duitsland – bij wet verboden. Dit betekent dat kunstsneeuw – net als natuurlijke sneeuw – uit zuiver water bestaat.
Professor Grothe en zijn teamlid Philipp Baloh zoeken naar methodes om de productie van kunstsneeuw zonder additieven te optimaliseren. In het EarlySnow-project, dat wordt gesteund door het Oostenrijkse bureau voor onderzoekspromotie (FFG), onderzoekt hij in welke mate kleine aanpassingen, invloed hebben op het vriesgedrag.
Additieven in kunstsneeuw
De vraag of additieven zoals Snomax® een probleem vormen, is onderwerp van debat onder deskundigen. Snomax® bevat een plantpathogene kiem, Pseudomonas Syringae genaamd. Deze bacterie komt ook gewoon in de natuur in water voor. De kiem die in Snomax® zit is echter in principe dood en dus niet actief. Niettemin rijst de vraag of niet-actieve componenten of fragmenten de plaatselijke ecologie en de mens kunnen beïnvloeden, aangezien zij bij besneeuwing op grotere schaal in de natuur terecht komen. ( Lagriffoul et. al, 2010. Bacterial-based additives for the production of artificial snow: what are the risks to human health? Sci. Total Environ. 408, 1659–1666). Ongeacht de aard van een additief – anorganisch, organisch of biologisch – moet daarom fundamenteel onderzoek worden gedaan naar de mogelijke risico’s en het effect op de mens en de natuur.
Foto: Het Rotmoostal met de Rotmoosache begin juni. De Rotmoosache in Obergurgl is een van de bronnen die gebruikt worden voor de besneeuwing in het skigebied Obergurgl. Links op de foto is een besneeuwingsvijver/waterreservoir waarin het water voor de besneeuwing wordt opgeslagen. Hier werden water- en sneeuwmonsters genomen van zijrivieren, de hoofdstroom en de opslagvijver.
Kunstsneeuw zonder toevoegingen
Het is moeilijk om sneeuw te maken als het net onder nul graden Celsius is. TAls de waterdruppeltjes door de sneeuwkanonnen de lucht in worden geblazen, dan ontbreekt het de waterdruppels aan actieve ijsvormende deeltjes (INP’s) om binnen de vluchtduur te bevriezen. In het ergste geval komen de druppels onderkoeld op de grond aan en heb je alleen maar ijzel.
Ook interessant: De kunstmatige sneeuwwolk
Als er sterke INP’s aanwezig zijn, bevriest de druppel sneller. De bevroren druppel verdampt minder waardoor veel meer water als kunstsneeuw neerdwarrelt. Maar zelfs zonder commerciële additieven zijn INP’s aanwezig in het voor kunstsneeuw gebruikte water. De vraag is alleen hoe actief ze zijn. Kunstsneeuw maken zonder additieven gaat echter gepaard met een hoger energie- en waterverbruik. Dit komt doordat een hoge vochtigheidsgraad en luchttemperaturen rond nul graden Celsius zowel de sneeuwopbrengst, als de kwaliteit van de sneeuw verminderen.
Oplossingen
De belangrijkste factor bij kunstmatige beineeuwing blijft het weer. Temperatuur en vochtigheid moeten laag zijn. Daarom is timing belangrijk en maken skigebieden alleen sneeuw wanneer het weer het toelaat. Dit geldt vooral voor de eerste weken van het seizoen, wanneer een ononderbroken sneeuwdek als basis moet worden gelegd.
Een andere oplossing is de fijnafstelling van zaken als druppelgrootte, de vernevelingsafstand en de tijd dat de druppels door de lucht zweven. Dit zijn aspecten die onder meer door de fabrikanten van sneeuwkanonnen worden geoptimaliseerd.
Er zijn ook sneeuwkanonnen die zelfs in ongunstige omstandigheden kunstmatig sneeuw kunnen produceren zonder additieven. Daarbij wordt gebruikt gemaakt van supersonische expansie. Dit gaat echter gepaard met een hoger energieverbruik.
Sneeuwwolk
In het EarlySnow-project zijn twee soorten sneeuwkanonnen gebruikt: de kunstsneeuwwolk (van Michael Bacher) en de Snowy (van Frank Wille). In de kunstsneeuwwolk wordt poedersneeuw geproduceerd in zeer hoge kwaliteit maar IN EEN lage hoeveelheid. De Snowy kan zelfs bij plus graden sneeuw produceren, omdat de lage temperaturen voor bevriezing worden gecreëerd door de snelle expansie nadat de druppels uit het ultrasone mondstuk komen.
“Tijdens ons onderzoek in het skigebied Obergurgl-Hochgurgl hebben wij ook vastgesteld dat verschillende oplossingen vereist zijn voor verschillende soorten sneeuw. De kunstsneeuw uit conventionele sneeuwkanonnen bestaat uit korrelige ijsdeeltjes die weinig gemeen hebben met natuurlijke sneeuw,” aldus de onderzoekers.
“Het is echter gemakkelijk te bewerken bij het maken van pistes. Ook al vinden skiërs het minder aangenaam om op te skiën. Natuurlijke sneeuw – en de sneeuw uit de kunstsneeuwwolk – zijn dendritisch luchtig en geven een zachter skigevoel. Daardoor zijn ze zeer geschikt voor de bovenste centimeters van het pisteoppervlak. Er is dus wel degelijk behoefte aan beide besneeuwingssystemen.”
Retentiebekkens
Aangezien zelfs zuiver water altijd voldoende natuurlijke stoffen bevat die als ijskernen kunnen worden beschouwd, werd getracht deze in de wateren van het skigebied Obergurgl-Hochgurgl te verzamelen en nauwkeurig te bepalen. Er werd aangetoond dat, afhankelijk van het seizoen, zeer verschillende ijskernen voorkomen in de stromende wateren en de retentiebekkens. Het idee werd ontwikkeld om deze verschillende wateren te gebruiken om de sneeuwopbrengst van traditionele sneeuwkanonnen te verbeteren.
Foto: Over een periode van ongeveer een jaar werden in totaal 60 van dergelijke watermonsters genomen en geanalyseerd. Waar mogelijk werden de monsters met behulp van GPS op dezelfde plaatsen genomen om de vergelijkbaarheid te garanderen.
Toepassing in de praktijk
“Helaas kunnen wij uit het laatste onderzoek nog geen directe toepassing afleiden. Het aantal actieve ijskernen in de waterbronnen is het hoogst in het voorjaar/begin van de zomer. Dat is zoals je kunt begrijpen een ongunstige periode voor de besneeuwing. De keuze van de bron had geen invloed in het bestudeerde skigebied. De resultaten vormen echter een beginpunt voor een gericht onderzoek naar de aard van de ter plaatse aanwezige ijskernen.”
Publicatie:
Baloh, P., Hanlon, R., Anderson, C., Dolan, E., Pacholik, G., Stinglmayr, D., … & Grothe, H. (2021). Seasonal ice nucleation activity of water samples from alpine rivers and lakes in Obergurgl, Austria. Science of the Total Environment, 800, 149442. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149442
