Pottasche oder Kaliumcarbonat – ein wichtiger Rohstoff

29.05.2018

Der Name Pottasche stammt aus der Zeit als Kaliumcarbonat vor allem aus Holzasche, durch Auswaschen mit Wasser bei anschliessendem Eindampfen, hergestellt wurde. Der Gehalt mineralischer Bestandteile der Holzasche liegt bei etwa 85 %, wovon 14–19 % Kaliumcarbonat ist.

Früher gab es den Aschensammler

Diese Leute, es waren die Ärmsten der Armen, zogen von Haus zu Haus und sammelten die Ofen-, Kamin- und Herdaschen ein. Die Inhaltsstoffe der Asche waren schon damals wichtig und kostbar und auch heute ist Asche ein wichtiger Rohstoff.

Die Aufschlämmung von Asche in Wasser führt zu einem pH-Wert von 11,6 und die Lösung wird alkalisch. Kalium ist ein typischer Bestandteil von Landpflanzen. Meerespflanzen oder Pflanzen, die am Meeresstrand wachsen enthalten mehr Natrium als Kalium, deshalb enthält ihre Asche mehr Soda (Natriumcarbonat, Na₂CO₃). Es gibt sogar Pflanzen, die ihr überschüssiges Natrium als Soda „ausschwitzen“. Ihre Blätter sind mit feinen, glitzernden Kristallen überzogen. Bekannt ist die rotblühende, buschige Barilla, Sodapflanze oder Kristall-Mittagsblume (Mesembryanthemum crystallinum). Mit dieser wurde schwunghaften Handel getrieben.

Sodapflanze - Mesembryanthemum crystallinum, La Geria Region auf Lanzarote © Yummifruitbat, CC BY-SA 2.5 — *Sodapflanze – Mesembryanthemum crystallinum, La Geria Region auf Lanzarote © Yummifruitbat, CC BY-SA 2.5*

Wofür man Pottasche und Kaliumcarbonat benötigt

Holzasche wurde früher zum Waschen benutzt. Da spielte der mechanische Effekt der nicht löslichen Holzaschensubstanzen und das alkalische Milieu, das die Fasern aufquellen liess und die Fette herauslöste. Pottasche entwickelt in Wasser ein alkalisches Milieu auf Grunde der Reaktion der Carbonat-Ionen mit Wasser.
Die Carbonat-Ionen der Pottasche fällen die Härtebildner Calcium- und Magnesium-Ionen aus, sie sind deshalb ein Wasserenthärter.
Mit Pottasche wird Schmierseife hergestellt, dazu kochte man Abfallfette mit der alkalischen Lösung. Die feste Kernseife wird nur mit Soda hergestellt.
Kaliumcarbonat ist ein Rohstoff in der Glasherstellung. Allerdings sind diese Kaligläser nicht sehr dauerhaft gegen Umwelteinflüsse. Aus ihnen machte man trotzdem gern die bunten Kirchenfenster, die schnell zerfallen. Zur Verglasung der Orangerie Friedrichs des Grossen in Potsdam benötigte man Pottasche, die aus 50 ha Buchenwald gewonnen wurde.
Im weiteren nutzt man Kaliumcarbonat als Stabilisator, Säureregulator, Backtriebmittel und Trockenmittel und wird auch dazu verwendet, aus unmischbaren Komponenten von Wasser und Öl oder Fett eine homogene Mischung zu machen.
In der Landwirtschaft wird Kaliumcarbonat als Düngemittel und für die Desinfektion der Stallgebäude genutzt.
Die Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff E501 ist begrenzt, weil es die Gesundheit schädigen kann.

Vorkommen

Pottasche stand Pate für die englischen Namen potash und potassium, wobei potash diverse mineralische Kaliumsalze einschliesst, z. B. Kaliumchlorid, und also eher Kalisalz bedeutet.

Die grössten Kalisalz Vorkommen liegen in Kanada, Russland, Weissrussland, China, Israel, Deutschland, Chile, USA, Jordanien, Spanien, UK, Usbekistan und Brasilienund in einigen Binnengewässern wie dem Toten Meer oder in der Wüste Lop Nor.

*Kalisalz Verdampfungsbecken in der Nähe der Moab, Utah , © Orange Suede Sofa, CC BY-SA 3.0*

Alle abbauwürdigen Kalisalz-Lagerstätten stammen aus Evaporiten. Kalisalz-Erze sind in der Regel reich an Kaliumchlorid (KCl), Natriumchlorid (NaCl) und anderen Salzen und Tonen. Die Kalisalz-Erze werden im konventionellen Schachtabbau gewonnen. Andere Methoden sind der Lösungsbergbau und die Verdampfung der Solen.

Bei der Verdampfungsmethode wird heisses Wasser in das Kali injiziert, welches zuerst gelöst und dann durch Verdampfung an die Oberfläche gepumpt wird. Amin Reagenzien werden dann der Lösung beigegeben. Das Amin beschichtet das KCl, jedoch nicht das NaCl. Luftblasen haften sich ans Amin beschichtete KCl und treibt es an die Oberfläche, während NaCl und Ton auf den Boden sinken. An der Oberfläche wird das Amin beschichtete KCl abgeschöpft, getrocknet und verpackt. Als Kalium-reiches Düngemittel findet es vor allem in der Landwirtschaft Verwendung, wo es für die Pflanzenernährung gebraucht wird.

Das ≪Binntälli≫ oder das «Tal der verborgenen Schätze»

22.05.2018

Das «Binntälli» – so nennen die Einheimischen liebevoll ihre Heimat – zieht seit Jahrhunderten wegen seinen einzigartigen und spektakulären Mineralien Gelehrte, Forscher und Sammler aus der ganzen Welt an. Zwei im Jahr 1609 und 1714 datierte Urkunden des Gemeindearchivs bezeugen dies.

Der Schatz des Tales liegt im Berg, denn das Binntal ist eine der mineralienreichsten Regionen der Alpen.

*Sphalerit oder Zinkblende aus der Lengenbach Grube im Binntal © Joan Rosell, CC BY-SA 3.0*

Die Grube Lengenbach wurde im industriellen Massstab speziell für Forschung und Verkauf von seltenen Kristallen betrieben. Die Aktivität erreichte in der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts, mit britischen Touristen als wichtigste Kunden, ihren Höhepunkt. Vor 50 Jahren begann eine zweite Abbauphase und heute wird die Mine nur noch hobbymässig von den Mitgliedern des „Vereins Freunde Lengenbach“, (VFL) betrieben.

Besondere Sulfosalz-Mineralien in Lengenbach

Die Mine ist besonders berühmt für seine sehr seltenen Kristalle von Schwefelverbindungen mit Arsen, Blei, Thallium und Silber. So wurden hier etwa 30 Mineralien zum ersten Mal entdeckt, wovon die Hälfte nur hier vorkommt. Es sind durchwegs kleine, sehr schön ausgebildete schwarze, gelbe oder rote Kristalle, eingebettet in schneeweissem Dolomit oder Calcit.

Die Geologie ist der Schlüssel

In der Tethys entstand eine Dolomit-Schicht mit Fe-, Blei und Zink-Sulfiden. Solcherart mineralisierte Dolomite sind in den Alpen sehr häufig. Während der Alpenfaltung kamen die „Binn-Dolomite“ in Kontakt mit Kupfer (Cu), Arsen (As) und anderen Mineralien-führenden Gesteinsschichten. Auf dem Weg dieser Schichten an die Oberfläche veränderten sich die Temperatur- und Druckbedingungen, es kam zu Rekristallisationen. Vor allem Arsen und Kupfer entwichen in die wasserhaltige Phase. Diese mit Kupfer und Arsen gesättigte Wasserphase erreichte die Dolomit-Schichten, und so begannen sich Metall-Arsen Sulfide zu bilden. Typische Mineralien sind Arsenopyrit (FeAsS) statt Pyrit (FeS2), Sartorite (PbS2As4) statt Bleiglanz (PbS), usw.. Im Laufe der Zeit veränderten sich die hydrothermalen Wässer in ihrer chemischen Zusammensetzung und Mineralien mit einem kleineren Arsen zu Schwefel Verhältnis – wie z. B. Jordanit (Pb14As6S23) – bildeten sich. Als dann der Arsengehalt in den hydrothermalen Wässern am höchsten war, entstanden Kristalle wie Realgar (As4S4) und Auripigment (As2S3). Diese bestehen nur aus Schwefel und Arsen.

So kam es zur aussergewöhnlich reichen Vielfalt an seltenen Mineralien und es erklärt auch, warum sie nur in der Grube Lengenbach im Binntal und nicht in anderen Dolomit-Aufschlüssen zu finden sind.

→ Forschungsgemeinschaft Lengenbach, FGL
→ Das Binntal

Auf dem Römerweg von Binn nach Grengiols

15.05.2018

Die Wanderung startet im Mineraliendorf Binn im Herzen des Landschaftsparks Binntal. Der Weg führt hinunter zum Weiler Ze Binne und zur Twingischlucht, einst Kernstück der Handelsroute von Grengiols nach Binn und weiter über den Albrunpass nach Italien. Bereits in vorgeschichtlicher Zeit war die Schlucht ein schwierig passierbarer Abschnitt. Noch heute sind die Spuren der alten Römerstrasse sichtbar.

Im Jahr 1938 fuhr das erste Postauto durch die Twingi nach Binn. Aber erst 1964 mit dem Bau des zwei Kilometer langen Strassentunnels wurde Binn ganzjährig erreichbar.

Die Twingistrasse wurde vom IVS, Inventar historischer Verkehrswege der Schweiz als Baudenkmal von nationaler Bedeutung eingestuft. Mit ihren Begrenzungsmauern, Entwässerungsrinnen und Tombinos (Schächte für die unterirdische Wasserabfuhr), sowie den Tunnels und der ungeteerten Fahrbahn ist sie ein wichtiges Beispiel historischen Strassenbaus, welches das Landschaftsbild prägt und den Pioniergeist vergangener Generationen verdeutlicht. Deshalb hat der Landschaftspark Binntal in Zusammenarbeit mit den Gemeinden Binn und Ernen die historische Fahrstrasse durch die Twingi saniert.

Am anderen Ende der Wanderung ist Grengiols, berühmt wegen seinen einmaligen Wildtulpen, die jeweils im Mai auf einigen Äckern blühen. Die Tulpe von Grengiols wächst seit unbekannter Zeit in den Roggenfeldern rings um das Dorf und ist die einzige in der Schweiz endemische wildlebende Tulpenart. Im Dorf Grengiols nennt man die Tulpe „Römertulpe“.

Als eigentlicher Entdecker und Erstbeschreiber der Grengiertulpe gilt der Botaniker Eduard Thommen. Er hat 1945 die zwei bisher bekannten Formen der Grengiertulpen erstmals beschrieben. In älteren Dokumenten wurde noch eine rote Form beschrieben. Erst 2004 konnten Glur & Glenz diese rote Tulpe als dritte verschollene Unterform der Grengiertulpe bestätigen. Die rein gelbe Form ist die häufigste, die gelb-rotgestreifte Form ist gefährdet und die ganz rote Form ist extrem selten.

*Tulipa grengiolensis, Grengiols/Wallis/Schweiz © Hans Stieglitz CC BY-SA 3.0*

Das Züchten der Grengiertulpe ist schwierig. Dies haben sogar die holländischen Profi-Tulpenzüchter bestätigt. Auch die botanischen Gärten von Genf und Basel haben grosse Mühe, die Grengiertulpe zu vermehren.

Eine tolle Frühlingswanderung – ein Ausflug ins Goms lohnt sich:

→ Geführte Tulpenrundgänge in Grengiols
→ Wanderroute: Grengiols – Twingischlucht – Binn

Die farbigen oder ≪fancy colored≫ Diamanten

08.05.2018

Ein ≪fancy colored≫ oder farbiger Diamant ist jeder Diamant mit einer tiefen Farbe. Diamanten können sich in allen verschiedenen Farbtönen bilden, obwohl sie normalerweise farblos bis schwach getönt sind.

Ein reiner Diamant besteht nur aus Kohlenstoff. Damit ein Diamant Farbe erhält, muss eine Verunreinigung oder ein Gitterdefekt vorliegen. Mit Hilfe des Lichts können Elektronen im Atom von einem Energieniveau auf ein höheres springen. Je nach Molekül werden bestimmte Wellenlängen absorbiert und Farbe entsteht, wenn sich dieser Sprung im sichtbaren Spektrum vollzieht. Viele chemische Elemente, Verbindungen und Strukturen können eine Lichtabsorption in einem Material verursachen.

Die meisten Edelsteine erhalten ihre Farbe durch kleinste metallische Verunreinigungen. So erhält der Rubin und Smaragd seine Farbe durch Chrom, Amethyst, Peridot und roter Granat hingegen durch Eisen. Die Farben beim Diamanten entstehen meistens durch Stickstoff. Stickstoff ist als Verunreinigung bei anderen Edelsteinen jedoch ungewöhnlich.
Meistens sind im Diamanten Unreinheiten in Spuren vorhanden, was dem Diamanten einen Gelb- bis Braunton verleiht. Weist ein Diamant Spuren anderer Elemente oder Gitterdefekte auf, so können sich farbige Varianten bilden. Die Intensität der Farbe bestimmt dann seine Schönheit und Einzigartigkeit.

Wenn man in einem Materiel Farbe sehen kann, so bedeutet dies, dass das vom Objekt kommende Licht durch das Objekt selbst modifiziert wurde. Eine odere mehrere Farben, die im ursprünglichen, „weissen Licht“ vorhanden sind, wurden auf irgendeine Art und Weise eliminiert. Daher ist das aus dem Objekt austretende Licht eine Kombination aus den verbleibenden Farben.

Auf den Diamanten übersetzt heisst dies, dass wenn z. B. diejenigen Wellenlängen des Lichts absorbiert werden, die violett und blau repräsentieren, so ist das aus dem Diamanten austretende Licht eine Kombination aus grün, gelb, orange und rot, was das menschliche Auge als Gelb wahrnimmt.

Lichtabsorption ist der häufigste Grund für Farbe im Diamanten, jedoch nicht der einzige. Eine weitere, wenn auch seltene Möglichkeit, ist die Fluoreszenz. Fluoreszenz entsteht beim Übergang angeregter Elektronen von einem höheren zu einem niedrigeren Energieniveau. „Grün Emitter“ sind ein Beispiel. Diese gelben Diamanten geben ein so starkes grünes Licht ab, dass der Effekt in seltenen Fällen über die Farbe des Diamanten dominiert.

Wie entstehen Diamanten?

01.05.2018

Viele Leute glauben, dass Diamanten aus der Metamorphose von Kohle entstehen. Die meisten Diamanten, die datiert wurden, sind allerdings viel älter als die ersten Landpflanzen der Erde – das Ausgangsmaterial der Kohle.

*Diamanten, die an oder nahe der Erdoberfläche gefunden werden, haben sich durch einen von vier möglichen Prozessen gebildet. © geology.com*

Diamanten bilden sich im Erdmantel

Die Bildung natürlicher Diamanten erfordert sehr hohe Temperaturen und Drücke. Diese Bedingungen treten etwa 150 Kilometer unter der Oberfläche in begrenzten Zonen des Erdmantels auf, wo Temperaturen mindestens 1050 ºC sind. Man geht davon aus, dass die für die Diamantbildung und Diamantstabilität kritische Temperatur-Druck-Umgebung ausschliesslich unter den stabilen Kontinentalplatten vorhanden ist.

Diamanten, die in diesen Zonen gebildet und gelagert werden, kommen erst durch Vulkanausbrüchen an die Erdoberfläche, Punkt 1 in der Grafik. Diese Art von Förderung durch Vulkanausbruch scheint selten zu sein und wurde bislang noch nie direkt beobachtet.

Die Kohlenstoffquelle für Mantel-Diamanten ist Kohlenstoff, der seit der Entstehung des Planeten im Erdinneren vorhanden ist.

Diamanten bilden sich in Subduktionszonen

Winzige Diamanten wurden in Gesteinen gefunden, von denen man annimmt, dass sie durch plattentektonische Prozesse in den Erdmantel subduziert und wieder an die Oberfläche befördert wurden, Punkt 2 in der Grafik. Die Diamantbildung in einer subduzierenden Platte kann bereits 80 km unterhalb der Oberfläche und bei Temperaturen von bis zu 200 °C ablaufen. In einer Studie wurde festgestellt, dass Diamanten aus Brasilien winzige mineralische Einschlüsse enthalten, die mit der Mineralogie der ozeanischen Kruste übereinstimmen. Andere Diamanten haben Einschlüsse, die darauf hindeuten, dass subduziertes Meerwasser an ihrer Bildung beteiligt war.

Die wahrscheinlichste Kohlenstoffquelle bei Subduktion einer ozeanischen Platte sind Karbonatgesteine wie Kalkstein, Marmor und Dolomit und möglicherweise Partikel von Pflanzenschutt in Offshore-Sedimenten.

Diamanten bilden sich an Impakt-Standorten

Im Laufe der Erdgeschichte kam es wiederholt zu grossen Asteroid-Einschlägen. Dabei werden extreme Temperaturen und Drücke erzeugt. Wenn z. B. ein 10 km grosser Asteroid, der mit 15 bis 20 km/Sek. fliegt, die Erde treffen würde, entstünde durch den Aufprall ein Energieausbruch, der grösser ist als die Energieausbrüche auf der Sonnenoberfläche.

Die hohen Temperatur- und Druckbedingungen eines solchen Aufpralls sind ausreichend, um Diamanten zu bilden. Diese Theorie wird durch die Entdeckung winziger Diamanten um mehrere Einschlagstellen von Asteroiden gestützt, Punkt 3 in der Grafik.

Winzige, submillimeter grosse Diamanten wurden im Meteor-Krater in Arizona gefunden und Industriediamanten mit einer Grösse bis zu 13 mm im Popigai-Krater in Nordsibirien, Russland.

Im Impaktgebiet könnte Kohle vorhanden sein und könnte als Kohlenstoffquelle der Diamanten dienen. Kalkstein, Marmor, Dolomit und andere kohlenstoffhaltige Gesteine sind ebenfalls potenzielle Kohlenstoffquellen.

Diamanten bilden sich im Weltraum

NASA-Forscher haben eine grosse Anzahl von Nano-Diamanten in Meteoriten entdeckt, (Nano = Einheitenvorsatz für den milliardsten Teil). Der Anteil Diamanten in diesen Meteoriten macht etwa 3 % des gesamten vorhandenen Kohlenstoffs aus, Punkt 4 in der Grafik.

Forscher fanden auch eine grosse Anzahl sehr kleiner Diamanten in einer Probe des Allen Hills Meteorits. Man nimmt an, dass Diamanten in Meteoriten im Weltraum durch Hochgeschwindigkeits-Kollisionen entstanden sind, so wie sich Diamanten auf der Erde an Einschlagstellen bilden.

Kohle ist nicht an der Schaffung solcher Diamanten beteiligt. Die Kohlenstoffquelle stammt aus extraterrestrischer Quelle.

Ist nun Kohle an der Entstehung von Diamanten beteiligt?

Man kann festhalten, dass fast jeder terrestrische Diamant, der datiert wurde, im Präkambrium entstanden ist – in der Zeitspanne also zwischen der Entstehung der Erde vor 4’600 Mio. J. und dem Beginn des Kambriums vor 542 Mio. J.. Die frühesten Landpflanzen sind erst vor 450 Mio. J. also fast 100 Mio. J. nach der Bildung aller natürlichen Diamanten der Erde entstanden.

Monat: Mai 2018