Pyrotechnik mit dem Ökosiegel
Umweltverschmutzer Feuerwerk - stickstoffreiche Verbindungen ebnen den Weg für ökologische Alternativen
"Chemie ist, wenn es kracht und stinkt" - und uns dabei in Verzückung versetzt: "Kaum eine andere Anwendung aus dem Bereich der Chemie weckt in der Allgemeinbevölkerung so positive Assoziation wie die Feuerwerkerei," sagt Thomas Klapötke (Universität München). "Dabei sind pyrotechnische Anwendungen erhebliche Umweltverschmutzer." In der Zeitschrift Angewandte Chemie geben Klapötke und sein Co-Autor Georg Steinhauser (TU Wien) einen Überblick, wie stickstoffreiche Verbindungen und andere neue Strategien helfen können, die Umweltgefährdung einzudämmen.
Das Gebiet der Pyrotechnik umfasst neben der Feuerwerkerei Anwendungen wie Airbags, Signallichter, Treibmittel und -ladungen für zivile und militärische Zwecke sowie die Herstellung nanoporöser Metallschäume, die als Katalysatoren, Wasserstoffspeicher und Isoliermaterial Einsatz finden.
Pyrotechnische Artikel enthalten ein Oxidations- und ein Reduktionsmittel, je nach Anwendungszweck werden Bindemittel, Treibladungen, Farbgeber sowie Rauch- und Knallsätze zugegeben. Beim Abbrennen eines Feuerwerks und anderer Pyrotechnika wird ein ganzer Giftstoff-Cocktail freigesetzt, der Mensch und Umwelt schadet: Schwermetalle wie Blei, Barium und Chrom, Chlorate, Dioxine, Rauch und Feinstaub, Kohlenmonoxid, Stick- und Schwefeloxide. "Konsequenzen wurden aus dieser Erkenntnis lange Zeit nicht gezogen," sagt Klapötke, "inzwischen arbeitet die Wissenschaft an umweltfreundlicheren Alternativen." Bremsklotz ist wie so häufig der Kostendruck, denn die neuen Produkte müssen mit den etablierten konkurrieren. Klapötke: "Hier sind der Gesetzgeber oder andere Förderer gefragt."
"Moderne Entwicklungen in der Pyrotechnik zielen auf die Verwendung stickstoffreicher Verbindungen," so Klapötke. Im Unterschiede zu konventionellen energetischen Substanzen beziehen sie ihre Energie nicht aus der Oxidation eines Kohlenstoffgerüsts, sondern aus ihren hohen Bildungswärmen, die beim Zerfall freigesetzt werden. Interessante Kandidaten sind Abkömmlinge von Tetrazolen, Fünfringen aus vier Stickstoffatomen und einem Kohlenstoffatom, sowie Tetrazinen, Sechsringen aus vier Stickstoff- und zwei Kohlenstoffatomen. Aminotetrazolsalze mit den ungiftigen Metallen Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium etwa ergeben die Flammenfarben Rot, Orange, Violett, Lila und Rosa. Problematisch ist die Farbe Grün. Es wird intensiv daran geforscht, bariumfreie grüne Leuchtsätze auf der Basis von Kupferverbindungen zu entwickeln.
Die Klasse der stickstoffreichen Pyrotechnika bietet nicht nur umweltverträgliche Verbrennungsprodukte, vielfach erreichen sie bessere Farbqualität und -intensität als konventionelle Mischungen. Stickstoffreiche Treibmittel zeigen eine verbesserte Leistung und verbrennen rauchfrei.
Originalveröffentlichung: Thomas M. Klapötke et al.; "Pyrotechnik mit dem "Ökosiegel": Eine chemische Herausforderung"; Angewandte Chemie 2008.
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