Diatomeenpelit

Verschiedene Diatomeen, sekundärelektronenmikroskopische Aufnahmen

Diatomeenerde aus der Slowakei

Kieselgurschicht im Naturschutzgebiet Soos in Tschechien

Kieselgur (femininum) (auch Bergmehl, Diatomeenerde, Diatomeenpelit, Diatomit, Infusorienerde, Kieselmehl, Novaculit, Tripel, Tripolit, Celit) ist eine weißliche, pulverförmige Substanz, die hauptsächlich aus den Siliziumdioxidschalen fossiler Kieselalgen (Diatomeen) besteht.

Die Schalen bestehen zum größten Teil aus amorphem (nicht-kristallinem) Siliziumdioxid (SiO₂) und weisen eine sehr poröse Struktur auf. 1 ml reine Kieselgur enthält etwa 1 Mrd. Diatomeenschalen bzw. deren Bruchstücke. „Gu(h)r“ ist ein niederdeutscher Volksausdruck mit der Bedeutung „feuchte, aus dem Gestein ausgärende Masse“. Aus geologischer Sicht ist Kieselgur ein aus fossilem Diatomeenschlamm entstandenes Sedimentgestein, sehr fein geschichtet wird es als „Tripel“ bezeichnet. Aufgrund seiner Materialeigenschaften - leicht und hochporös - ist Kieselgur ein geschätzter Rohstoff und wird industriell genutzt.^[1]

Entstehung der Vorkommen

Die Kieselgurvorkommen entstanden in den Zwischeneiszeiten und sind einige hunderttausend Jahre alt. Das kieselsäurehaltige Wasser der Seen enthielt Myriaden von Kieselalgen in Hunderten verschiedenen Arten. Diese Diatomeen, die auch heute noch in Seen und Meeren leben, können sich alle paar Stunden durch Zweiteilung der Zellen fortpflanzen. Man schätzt, dass unter idealen Bedingungen in einem Monat aus einer Kieselalge eine Milliarde Exemplare heranwachsen können. Diese Diatomeen schweben im Wasser, sinken nach dem Absterben zu Boden und bilden allmählich dicke Ablagerungen. Durch geologische Veränderungen, wie z.B. Bodenerhebungen, gelangen sie später an die Erdoberfläche.

Die unterschiedlichen Kieselgur-Arten

Man unterscheidet Salzwasser-Kieselgur und Süsswasser-Kieselgur.

Die Kieselgur lagerte sich in drei Schichten mit unterschiedlicher Färbung ab. Die Färbung der Kieselgur resultiert aus dem unterschiedlichen Gehalt an Resten organischen Substanzen.

Je tiefer die Schichten liegen, desto höher ist der Anteil an organischen Bestandteilen.

Die Weiße Gur

Die oberste Schicht ist die so genannte „Weiße Gur“. Sie lagert teilweise unmittelbar unter der Erdoberfläche. Mit 3 - 5% enthält sie nur noch sehr wenig organische Bestandteile.

In den Anfangsjahren wurde nur die Weiße Gur abgebaut.

Die Graue Gur

Durch die später eingeführte Technik des Brennens konnten inzwischen die organischen Bestandteile entfernt werden. Jetzt wurden auch die anderen Arten abgebaut und genutzt.

Unter der Weißen Gur liegt die so genannte „Graue Gur“. Sie enthält bis zu 10 % organische Bestandteile.

Die Grüne Gur

Die unterste Schicht bezeichnet man als die „Grüne Gur“. Sie enthält noch ca. 36 % organische Bestandteile. Die Grüne Gur lag auf der Höhe des Grundwasserspiegels.

Vorkommen und Abbau

1836 oder 1837 soll der Bauer und Frachtfuhrmann Peter Kasten^[2] beim Ausschachten eines Brunnens, am Nordhang des Haußelberges, in der Lüneburger Heide die Kieselgur entdeckt haben. Man glaubte zunächst Kalk zum Düngen gefunden zu haben. Auch Pfannkuchen wollte man damit backen, da es dem Getreidemehl ähnelte. Alfred Nobel nutzte die Eigenschaften der Kieselgur zur Herstellung von Dynamit. Der Celler Ingenieur Wilhelm Berkefeld erkannte die Filtrierfähigkeit und entwickelte die aus Kieselgur gebrannten Filterkerzen. ^[3] Bei der Cholera-Epidemie in Hamburg 1892 wurde dieser Berkefeld-Filter erfolgreich eingesetzt.

Abbau- und Lagerstätten in der Lüneburger Heide

• Neuohe - Abbau von 1863 bis 1994
• Wiechel von 1871 bis 1978
• Hützel von 1876 bis 1969
• Hösseringen von ca. 1880 bis 1894
• Hammerstorf von ca. 1880 bis 1920
• Oberohe von 1884 bis 1970
• Schmarbeck von 1896 bis ca. 1925
• Steinbeck von 1897 bis 1928
• Breloh von 1907 bis 1975
• Schwindebeck von 1913 bis 1975
• Hetendorf von 1970 bis 1994

Die Lagerstätten wiesen Mächtigkeiten von bis zu 28 m auf. Es handelt sich ausschließlich um Süßwasser-Kieselgur.

ca. 1900-1910 Kieselgurgrube Neuohe

ca.1900-1910 ein Trockenplan: ein Brennhaufen wird angelegt, ein Brennhaufen ist in Aktion

1913 Belegschaft des Werkes Neuohe, mit Arbeitern und einer Köchin vor einem Trockenschuppen

Bis zum Ersten Weltkrieg wurde fast der gesamte weltweite Bedarf mit Kieselgur aus dieser Region gedeckt.

Andere Vorkommen

In Deutschland wurde Kieselgur außerdem noch in Altenschlirf ^[4] am Vogelsberg (Oberhessen) und in Klieken ^[5] (Sachsen-Anhalt) abgebaut.

Eine bis zu 4 Meter starke Kieselgurschicht entstand auch im Naturschutzgebiet Soos in Tschechien.

In Colado und in Clark im Bundesstaat Nevada (USA) befinden sich Lagerstätten die zum Teil mehrere hundert Meter stark sind.

Teilweise findet sich Kieselgur in Wüsten auch an der Oberfläche. Wie Forschungen zeigen, gehört der Abrieb des Kieselgurs auf solchen Flächen (etwa in der Bodélé-Senke in der Sahara) zu den bedeutendsten Quellen klimawirksamen Staubs in der Atmosphäre.

Tagebau

Original Loren aus einer Kieselgurgrube

Die Kieselgur wurde im Tagebau gewonnen. In den Anfängen wurde die Kieselgur mit der Hand abgestochen und auf Schubkarren aus der Grube transportiert. Später wurde sie in Loren gefüllt, die mit Pferden oder Seilwinden aus der Grube gezogen wurden. Ab den 50. Jahren des 20. Jahrhunderts wurden die Loren von Loks gezogen. Der Abbau erfolgte inzwischen mit Löffelbaggern.

Bedeutung

In der Lüneburger Heide befanden sich die ersten Kieselgurgruben der Welt. Der Kieselgurabbau entwickelte sich für diese Region zu einem wichtigen Wirtschaftszweig. Bis zum 1. Weltkrieg wurde in Niedersachsen 20.000 bis 25.000 to Kieselgur produziert. Das deckte damals fast den gesamten Weltbedarf an diesem Rohstoff. Nach dem 2. Weltkrieg erreichte die Produktion 50.000 bis 60.000 to.

Ende des Abbaus in Norddeutschland

1994 wurde der Abbau in Norddeutschland unrentabel und eingestellt. Die Umweltauflagen bei der Entsorgung des Sickerwassers waren eine der Ursachen. Das abgepumpte Wasser hatte einen pH-Wert von 3,8 bis 4,8 und musste durch Beimischung von Soda und Kalk auf einen pH-Wert von 8,5 gebracht werden, bevor es in die Bäche abgeleitet werden durfte. Auch dadurch war die importierte Gur aus den USA inzwischen billiger als die Produktionskosten der einheimischen Kieselgur.

Aufgelassener Kieselgur-Tagebau bei Neuohe (1998)

Aufgelassene Kieselgurgrube in Neu-Ohe (2008)

Der seltene Sumpf-Bärlapp hat sich hier inzwischen angesiedelt

Aufbereitung

fertige, getütete Gur wird per Lokomobil zum Bhf gefahren ca.1900-1910

1. Schlämmen

Die gewonnene Kieselgur enthielt bis zu 30 % Sand. In einem Schlämmprozess musste die Kieselgur entsandet werden.

Dazu wurde sie in einem Rührbottich zu einem dünnen Brei aufgelöst. Dieser durchfloss mehrere Bassins, in denen sich die schweren sandigen Bestandteile absetzten.

Die von Sand befreite Kieselgur gelangte in Schlämmkästen und setzte sich hier ab. Anschließend wurde die Schlämmgur abgestochen und getrocknet.

2. Trocknen

Die geförderte Kieselgur enthielt bis zu 70 % Wasser und konnte daher so nicht verwendet werden. Sie musste auf handelsübliche 10 % herunter getrocknet werden. Die Gur wurde dazu teilweise in einer Presse zu Steinen geformt. Anschließend erfolgte an der Luft die Trocknung, auf Trocknungsplätzen oder in Trockenschuppen.

Diese Trocknung war nur in den Sommermonaten möglich. Die Dauer hing entscheidend von den Witterungsverhältnissen ab.

Die erste künstliche Trocknung von Kieselgur erfolgte in den Kriegsjahren 1917/18 in Steinfurt bei Altenschlirf in Hessen.^[6] Man benötigte Kieselgur für die Filter der Gasmasken.

3. Brennen

Die Kieselgur wurde in meilerartigen Brennhaufen (ähnlich der Holzkohlenmeiler) oder in Brennschuppen, bei höchstens 800°C, gebrannt. Die durchschnittliche Brenndauer betrug 3 - 4 Wochen.

Durch das Brennen wurden die organischen Bestandteile entfernt. Es veränderte sich auch die Farbe aufgrund des Eisenoxids das in der Kieselgur enthalten war.

Die „Graue Gur“ zeigte eine weißliche bis rein weiße Farbe, die „Grüne Gur“ nahm wegen ihres hohen Gehaltes an Eisenoxid eine gelbliche, hellrosa bis rötliche Farbe an.

Beim Brennen entwichen stinkende, schwefelsäurehaltige Dämpfe.

Aufbereitung durch Öfen

Schachtofen

Die Schachtöfen bestanden aus 3 m langen Schächten, in die von unten 230 °C heiße Luft durch die Kieselgur eingeblasen wurde. Die organischen Substanzen und das Eisen wurden hierbei aber nur unvollständig entfernt. Man erhielt eine „Saure Schachtofen-Gur“ im pH-Wert von unter 7.

Etagenofen

Diese Öfen bestanden aus 8 verschiedenen Etagen.

• In den ersten 4 Etagen wurde die Gur getrocknet.
• In den beiden folgenden Etagen wurde sie bei 600–800 °C gebrannt.
• In den letzten beiden Etagen wurde die Kieselgur abgekühlt.

Windsichtung

Teilweise wurde die Kieselgur, z.B. die Gur, die zur Filtration verwandt werden sollte, windgesichtet. Durch einen Luftstrom wurden Sand und andere Grobteile entfernt.

Eigenschaften

• hohes Aufsaugvermögen
• geringes spezifisches Gewicht
• schlechter Wärmeleiter
• Feuer- und Säurebeständigkeit
• hohe Filtereigenschaften
• natürliches Pestizid
• verhindert eine Dispersion von Farben und Lacken

Verwendung

Kieselgur ist vielseitig verwendbar, unter anderem als Filter – sowohl für Abwässer als auch für Getränke und Öle und Filteranlagen in Schwimmbädern –, als Füllstoff in Wärmeisolierungen, Baustoffen, Anstrichmitteln, Kunststoffen, Papier, Tabletten und Pudern, als Schleif- und Poliermittel, als Abrasiv in Reinigungsmitteln, in der Tierfütterung, als Träger für Düngemittel, Pestizide, Insektizide und Katalysatoren.

In der biologischen Landwirtschaft, beispielsweise bei Hühnerhaltern (Milbenbekämpfung), wird Kieselgur als natürliches Pestizid geschätzt: die feinen Schalenbruchstücke sollen mechanische Schäden beispielsweise im Verdauungstrakt von Insekten und Milben hervorrufen und zur Austrocknung führen.

Während des Zweiten Weltkrieges diente es als Trägermaterial für Zyklon B-Gas, welches zum Massenmord in deutschen Vernichtungslagern eingesetzt wurde. Wird das erschütterungsempfindliche Nitroglycerin mit Kieselgur vermengt, entsteht daraus das stoßunempfindliche Dynamit, das deshalb in der älteren Literatur auch als „Gurdynamit“ bezeichnet wird. Durch diese Erfindung kam Alfred Nobel zu seinem großen Vermögen. Da die Kieselgur nicht an der Explosionsreaktion teilnimmt (sie ist nicht brennbar), wurde es bei der Dynamitproduktion durch besser geeignete Stoffe ersetzt, die aktiv an der Explosion teilnehmen können (z. B. Kollodiumwolle).

Durch die Zugabe von Kieselgur wird die Beständigkeit und Wetterfestigkeit des Asphalts erhöht, Autoreifen werden abriebfester und temperaturbeständiger.

Bei Farben und Lacken wird durch die Zugabe von Kieselgur verhindert, dass sich nach einiger Lagerzeit die Pigmente am Boden absetzen.

Zement, Mörtel und Beton wird durch die Zugabe von Kieselgur plastischer und die Verarbeitung wird erleichtert.

Bei Düngemitteln wird verhindert, dass die Düngekörner zusammenkleben.

In der Margarine- und Fettherstellung wird die Kieselgur als Katalysator verwendet.

Auf Grund seiner porenreichen Struktur eignet sich Kieselgur hervorragend als Filtrationsmittel, um (Trink)Wasser zu entkeimen, Trüb- und Schwebstoffe zu entfernen und Bakterien zurück zu halten.

Dissousgasflaschen zum in Aceton gelösten Speichern von Ethin, zum Beispiel die beim autogenen Schweißen verwendeten Acetylenflaschen, enthielten früher cancerogenen Asbest, heute jedoch Kieselgur als poröse Masse.

Literatur

• Karl-Heinz Grotjahn: Die Kieselgur - das weiße Gold der Heide. Was die Lüneburger Heide mit dem Nobelpreis zu tun hat. In: Heimatkalender 2003 für die Lüneburger Heide. Celle 2002. Seiten 28-33.
• Ute Leimcke-Kuhlmann: Das Leben und Arbeiten in den Kieselgurwerken. In: Heimatkalender 2003 für die Lüneburger Heide. Celle 2002. Seiten 34-35.
• H. Müller: Pollenanalytische Untersuchungen und Jahresschichtenzählungen an der holstein-zeitlichen Kieselgur von Munster-Breloh. Geologisches Jahrbuch 1974 (Hannover), A 21: 107-140.
• H. Müller: Pollenanalytische Untersuchungen und Jahresschichtenzählungen an der eemzeitlichen Kieselgur von Bispingen/Luhe. Geologisches Jahrbuch 1974 (Hannover), A 21: 149-169.
• Volker Probst: Traumland. Albert Königs Darstellungen der Kieselgurgruben bei Unterlüß und seine letzten Landschaftsmalereien. Ausstellungskatalog. Unterlüss, Albert-König-Museum, 1994/95.

Weblinks

• Albert-König-Museum Unterlüß in der Lüneburger Heide mit der Dauerausstellung "Kieselgur - Die Erlebnisausstellung"

Quellen

1. ↑ Ulrich Lehmann: Paläontologisches Wörterbuch, 4. Auflage, 1996
2. ↑ http://www.humboldt-foundation.de/kosmos/kultur/2001_002.htm + Heinrich Küsel "Der Speicher" v.1930
3. ↑ ELGA Berkefeld Water Treatment / Wasseraufbereitung
4. ↑ http://www2.natpa.de/bonifatius/senken/p7.htm Über den früheren Abbau von Kieselgur im Vogelsberg/Hessen
5. ↑ http://homepages.compuserve.de/tmby100/kieselgur.htm Geschichte des Kieselgurabbaus in Klieken
6. ↑ http://www.naturpark-hoher-vogelsberg.de/artikel_7244.html Kieselgur in Steinfurt

Infotafeln Kieselgur-Rundweg Neuohe