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Neue Wege mit ReCaWa

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Minimale Modifizierungen an der Oberfläche kristalliner Strukturen können dessen Eigenschaften substanziell ändern. Das Verbundprojekt ReCaWa untersucht daher die Reaktionen von kristallinem Calcit und Wasser. Die Trinkwasseraufbereitung und die CO2-Bilanz der Zementindustrie könnten davon profitieren.

Röntgenuntersuchungen und Werte von Teilchenbeschleunigern, dazu Experimente im Labor und Modellrechnungen, die mit diesen Ergebnissen immer wieder abgeglichen werden – beim Forschungsgegenstand des ReCaWa-Verbundprojektes ist Wissen bis hinab auf die atomare Ebene notwendig. Drei Jahre lang untersuchten Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie, der Universität in Frankfurt am Main und Partner aus der Industrie die Reaktivität von Calcit und Wasser an ihrer Grenzfläche, um die Vorgänge als System zu verstehen. Neues und verfeinertes Grundlagenwissen wurde im Rahmen des im Forschungs- und Entwicklungsprogramm GEOTECHNOLOGIEN geförderten Projektes geschaffen. Von großem Interesse sind dabei besonders die industriellen Anwendungsgebiete, bei denen das Massenprodukt Calcit genutzt werden könnte.


Breite Anwendung möglich

Ein Weg könnte die Trinkwasseraufbereitung sein. Hier wurde die Wechselwirkung von Selen mit Calcit und Wasser getestet. Gleiches gilt für Uran und Arsen. Die Forscher gingen dabei gemeinsam mit dem Industriepartner Rheinkalk Akdolit der Frage nach, inwiefern Calcit die Stoffe in seine kristalline Form einbauen und damit nachhaltig binden kann. Richtig eingesetzt könnte diese Fähigkeit – etwa in Indien, wo Teile des Trinkwassers mit Selen kontaminiert sind – gefährliche Konzentrationen des Stoffes senken. Calcit sei hier zwar nicht der wirkungsvollste Sorbent, sagt der Projekt-Koordinator Prof. Dr. Thomas Neumann vom Karlsruher Institut für Mineralogie und Geochemie, da es jedoch als Massenprodukt in der Industrie Verwendung finde, habe es Potenzial.

Andere Ergebnisse sind für die Herstellung Präzipitierter Calcium-Carbonate (PCC), die beispielsweise in der Medizin eingesetzt werden, sowie für die Zementindustrie interessant. Bei der Herstellung von Zement wird Kalk gebrannt. Ein Vorgang, bei dem relativ viel Kohlendioxid frei werde, erläutert Neumann. Um die Bilanz zu verbessern, versuchten die Forscher, einen Teil des Zugschlagstoffes durch Calcium-Carbonat zu ersetzen. Problem dabei: „ Zement soll bei der Verarbeitung flüssig sein und danach aushärten. Die Calcitpartikel könnten diese Eigenschaften negativ beeinflussen.“ Es stellte sich heraus, dass die Beimischung der Partikel Wechselwirkungen mit organischen Verflüssigeradditiven eingehen. Welche Additive hier günstig und welche weniger günstig sind, werde gerade untersucht. „Das ist natürlich ein großer Markt“, betont Neumann.

Ebenfalls möglich ist eine Anwendung bei stark nährstoffbelasteten Seen. Hier könnten als Suspension eingebrachte Kalkmehle helfen. In solchen Seen bilden sich vermehrt Algenblüten, die Toxine ausscheiden. „Kritisch sind hier vor allem gelöste Phosphate, die sich – wie wir herausgefunden haben –  je nach Wasserzusammensetzung unterschiedlich gut an das Calcit binden lassen“, erläutert Thomas Neumann. Das könnte der Nährstoffbelastung entgegenwirken. Jedoch ist nicht jeder See dafür geeignet.


Weitere Forschung notwendig

Das grundlegende systemische Verständnis der Vorgänge habe sich Dank des Projektes verbessert; Wege seien aufgezeigt, sagt Neumann. Er und seine Kollegen hoffen nun, dass nach dem Ende der Förderung im Juli die Forschung fortgeführt werden kann. Denn von der konkreten Umsetzung der Möglichkeiten sei man noch ein gutes Stück entfernt.

CP, iserundschmidt 06/2011


Weitere Informationen zum Projekt ReCaWa finden Sie hier und natürlich auf den Seiten des GEOTECHNOLOGIEN-Programms.

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