Deutsche Forscher bauen Flugscheiben!
28.03.2007 um 19:14
Ich habe einen intressanten Artikel von 11/2000 zu dem Thema Silizium aus dem Stern imInternet gefunden.
Sand - das Öl der Zukunft
SensationelleEntdeckung - SAND - DAS ÖL DER ZUKUNFT - Wie ein deutscher Wissenschaftler eine Lösungfür unsere Energieprobleme fand / Die Kernkraft steht vor dem Aus, die Erdölzeit ist ineinigen Jahrzehnten vorbei. Was dann? Ein deutscher Chemiker hat jetzt eine sensationelleAlternative entdeckt, die als Energiequelle nahezu unbegrenzt zur Verfügung steht: Sand -das Öl der Zukunft
Der Kongress war fast zu Ende. Fünf Tage lang hattensich im Mai dieses Jahres Experten aus aller Welt im norwegischen Tromsö Vorträge überjüngste Entwicklungen bei der industriellen Anwendung von Silizium angehört. Nun standdie letzte Rede auf dem Programm: "Silizium und Kupferoxid bei der Silikonherstellung -eine gefährliche Mischung?" Die Reihen der Zuhörer hatten sich schon gelichtet. EtlicheTeilnehmer waren bereits aus dem einsam am Nordpolarkreis gelegenen Tagungshotel mitseinen ausgestopften Bären und plüschigen Sesseln abgereist. Von denen, die ausharrten,dösten einige nur noch vor sich hin.
Auch Norbert Auner, Professor füranorganische Chemie an der Universität Frankfurt, lehnte sich zunächst ganz gelassen inseinen Sessel zurück. Das Thema der Referentin Gudrun Tamme, Chemikerin beim bayerischenWacker-Konzern, einem der beiden weltweit größten Siliziumverarbeiter, war vertrautesTerrain für ihn. Auner ist Experte für Silizium. Das ist der Stoff, aus dem Computerchipsbestehen, das Element, aus dem Silikone gemacht werden. Der Tausendsassa unter denmodernen Werkstoffen vergrößert nicht nur Busen und dichtet Fugen im Badezimmer. Erfindet sich heute in den unterschiedlichsten Produkten. In Farben, Textilien, inKosmetika oder Kontaktlinsen.
Der Hinweis auf eine möglicherweise gefährlicheMischung war für Auner zwar neu, aber Außergewöhnliches erwartete er nicht. Vielleichthatten die Wacker-Chemiker Prob-leme mit einem bisher unbekannten Reaktionsprodukt, dasihnen die Rohre verstopfte. Doch der Professor tippte daneben - dieser Vortrag solltesein Leben verändern.
Die Wacker-Wissenschaftlerin berichtete von einemmerkwürdigen Zwischenfall, der sich zwei Jahre zuvor am Stammsitz des Konzerns inBurghausen nahe dem Wallfahrtsort Altötting ereignet hatte. Es passierte bei derHerstellung von Silanen, dem Vorprodukt für die Silikonfertigung. Die entstehendenflüssigen Silane enthalten noch eine Menge feinster Verunreinigungen etwa aus reinemSilizium sowie Kupferoxid. Die kleinen Partikel werden herausgefiltert und dann, wennsich genügend angesammelt haben, für die Kupferrückgewinnung in einem Silo gelagert. Sowurde das seit Jahren bei Wacker praktiziert, und es hatte nie Probleme gegeben.
An jenem 3. Mai 1998 allerdings heizte sich das Pulver aus Silizium und Kupferoxidplötzlich auf. Die Temperatur im Tank stieg von normaler Raumwärme auf 200 Grad und hieltsich dort hartnäckig. Die Techniker rätselten, was passiert sein mochte. Aber noch sahensie keinen Anlass zum Eingreifen.
Am nächsten Tag wurde wegen starker Nachfrageein weiterer Reaktor zur Silanherstellung angefahren und der herausgefilterte Silizium-und Kupferoxidstaub im Speichertank zusätzlich zu der vom Vortag vorhandenen Mengegelagert. Damit war der Behälter erstmals mehr als zur Hälfte gefüllt. DieMessinstrumente zeigten immer noch 200 Grad Hitze an, die höchste Temperatur, die sieanzuzeigen vermochten. Als Techniker Thermometer mit einem größeren Messbereichanschlossen, sprangen die Werte auf 400 Grad. Im Tank war es doppelt so heiß wie zunächstvermutet.
Die Wacker-Chemiker reagierten sofort. Die ganze Produktionsliniewurde gestoppt, der Speichersilo von außen mit Wasser gekühlt. Im brodelnden Inneren desStahlbehälters konnte es nicht eingesetzt werden. Denn in dem Gemisch aus Silizium- undKupferoxidpulver gab es Siliziumverbindungen, die mit Wasser heftig reagiert hätten.Deshalb bliesen die Chemiker mit Schläuchen Stickstoff in den Tank, ein Gas, dasnormalerweise überbordende chemische Reaktionen mit Sauerstoff erstickt. Deshalb der NameStickstoff.
Doch in diesem Fall schien das Gas das Feuer nur noch mehranzufachen. Durch Luken in der Spitze des Silos konnten die Chemiker im Inneren rotglühende Placken erkennen, die wie Lava brodelten. Sofort wurde die Stickstoffduscheabgedreht. Stattdessen pusteten die Techniker das Edelgas Argon in den Behälter. DieTemperatur begann endlich zu sinken.
Den Forschern ließ der Zwischenfall keineRuhe. In Laborexperimenten fanden sie nach und nach heraus, dass in dem Lagertank eineKettenreaktion abgelaufen war. Zuerst hatten Beimengungen von Chlormethan mitSiliziumpulver reagiert, ein Prozess, der Chemikern seit langem geläufig ist und bei demEnergie in Form von Wärme frei wird. Diese Hitze genügte, damit sich weiteres Siliziummit dem Kupferoxidstaub verband - auch das eine bekannte chemische "Verbrennung". DieTemperatur im Speichertank war dadurch weiter angestiegen.
Als dann derStickstoff eingeblasen wurde, geschah allerdings, was bisher noch in keinem Lehrbuchbeschrieben ist. Wie vorher mit dem Sauerstoff des Kupferoxids reagierte das Siliziumauch mit Stickstoff. Um die 500 Grad hatten als Startwärme offenbar genügt. Danach aberwar die Hitze explosionsartig angestiegen. In der Asche fand sich Siliziumnitrid, eineStickstoffverbindung, die im Tank zu Klumpen zusammengesintert war. Silo-Bauteile ausEisen waren weggeschmolzen. Berechnungen ergaben, dass die Temperaturen stellenweise aufbis zu 6000 Grad geklettert sein konnten.
Am Ende ihres Vortrags dankte dieWacker-Chemikerin und wünschte eine gute Heimreise. Professor Auner nahm das einsetzendeStimmengewirr der mehr als 300 Konferenzteilnehmer gar nicht mehr wahr. Er vergaß allesum sich herum - das Hotel mit seiner verblichenen Pracht, die grandiose Schneelandschaftvor dem Fenster. In seinem Kopf gab es nur noch einen Gedanken: Da war er endlich, derBeweis für eine chemische Reaktion, auf die er schon lange gesetzt hatte. Deren Existenzbedeutete für ihn nicht weniger als einen ganz neuen Ansatz zur Lösung der zukünftigenEnergieprobleme der Menschheit. Autos könnten vielleicht schon übermorgen vonKeramikmotoren oder Strahlturbinen angetrieben werden, aus denen nicht Abgase quellen,sondern Sand.
Unerschöpfliche Energiequelle
Die derzeit steigendenBenzinpreise sind erste Anzeichen für den Anfang vom Ende für Erdöl, Kohle und Gas,chemisch alle Verbindungen des Kohlenstoffs. Dieses Element ist nicht besonders häufigauf unserem Planeten. Luft, Wasser und Erde enthalten weniger als 0,2 Prozent. Jeden Tagverbrauchen die Menschen heute mehr Erdöl, als sich in 1000 Jahren gebildet hat.Gleichgültig, ob es noch 40 Jahre reichen wird oder mehr als 100, wenn auch dieLagerstätten mit Ölsänden ausgebeutet werden - vom Ende des gerade begonnenenJahrtausends aus gesehen wird das Zeitalter des Kohlenstoffs als Energielieferant nureine kurze Episode in der Geschichte der Menschheit gewesen sein.
WieKohlenstoff "verbrennt" auch Silizium zusammen mit Sauerstoff. Silizium aber gibt es -chemisch gebunden - in praktisch unbegrenzten Mengen auf dem Globus. Außer Sauerstoff istes das häufigste Element der Erdkruste, denn es steckt in den meisten Sandkörnern. EineZivilisation, der es gelingt, das silbern glänzende Metall zu vertretbaren Kosten alsEnergieträger zu nutzen, wäre aller Sorgen um die Endlichkeit ihrer Ressourcen ledig. DieMenschen brauchten keine Angst mehr zu haben, dass eines Tages die Lichter ausgehen undGaragen in Pferdeställe umgebaut werden müssen.
Als Energieträger kann Siliziumsogar mehr als Erdöl oder Kohle. Anders als Kohlenstoff verbrennt sich das Metall auchmit Stickstoff, dem mit Abstand größten Bestandteil der Luft. Bislang allerdings warendie Chemiker davon überzeugt, dass diese Reaktion erst bei extrem hohen Temperaturenunter Mithilfe eines Eisenkatalysators abläuft. Dabei müsste so viel Hitze in den Prozessinvestiert werden, dass die Gesamtreaktion für ein Energiekonzept unrentabel wäre.
Auner mochte seit längerem nicht so recht daran glauben, dass es nur diesen Weg gebensollte. Im vergangenen Jahr begann er zu überlegen, ob sich mit einem Trick dieSilizium-Stickstoff-Reaktion nicht auch bei niedrigeren Temperaturen zünden lässt.Kollegen, die er darauf ansprach, waren pessimistisch: "Dann such mal schön."
An jenem Freitagnachmittag im Konferenzsaal des Hotels Rica war ihm sofort klar, dasser seine eigenen Experimente abbrechen konnte. Was sich bei Wacker ereignet hatte, warmehr als eine Produktionspanne. Darüber waren sich Auner und Richard Weidner,Forschungsleiter bei den Wacker-Silikonen, abends beim Bier schnell einig. DerZwischenfall lieferte das Rezept, Silizium und Stickstoff unter Freisetzung von Energiemiteinander reagieren zu lassen - und zwar bei vergleichsweise "kühlen" Temperaturen umdie 500 Grad und nicht bei 1500 bis 2000, wie die Chemiker bisher annahmen. Als Zutatenwürde pulverisiertes Silizium und wahrscheinlich gemahlenes Kupferoxid gebraucht.