Da Kupfer eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, ist Kupfer
ein wichtiger Bestandteil der Wirtschaft. Die Leitfähigkeit von Kupfer
ist von seiner Reinheit abhängig. Rohkupfer enthält viele verschiedene
Metalle wie die edel Metall Silber, Gold und Platin sowie unedlere Metalle
wie Zink, Arsen, Zinn, Blei und Eisen.
Diese Metalle behindern die Leitfähigkeit von Kupfer massiv.
Um reines Kupfer zu enthalten, muss man die Metalle aus dem Kupfer entfernen.
Dabei spricht man von der elektrolytische Raffination. (Kurz: Raffination)
Bei der Raffination von Kupfer stellt die Anode das Rohkupfer dar und die
Kathode reines Kupfer. Die beiden Elektroden stehen in einen Eektrolyt aus
Kupfersulfat. Es wird eine Spannung von 0,35V angelegt.
Definition:
Wenn ein Werkstoff durch äußere Einflüsse zerstört wird, nennt man das
Korrosion. Man unterscheidet zwischen mechanischer Korrosion und chemischer
Korrosion. Bei der chemischen Korrosion wird der Werkstoff (Metall) durch
Säure oder Luftsauerstoff zerstört. Man unterscheidet deshalb zwei Arten
der Korrosion:
Säurekorrosion und Sauerstoffkorrosion.
Beispiele:
- Autos fahren im Winter über gestreute Straßen → das Auto rostet.
- Metallbefestigungen von Verkehrsschildern (siehe Bild 1).
- Werkzeuge aus Eisen, die in sauerstoffreicher und feuchter Luft
lagerten (siehe Bild 2).
- Denkmäler aus Stein werden durch sauren Regen zerstört.
- Motorschraube eines Schiffes, das durch Salzwasser fuhr.
Frage: Warum fördert (beschleunigt) das im Winter verwendete Streusalz
(NaCl) das Rosten von Autos?
Antwort:
Das in Wasser gelöste Salz erhöht die Leitfähigkeit des Wassers, wodurch der
Ladungstransport in der Lösung erleichtert wird. Das bewirkt eine schnellere
Korrosion. Die Salz-Ionen wirken also katalytisch.
Rohstoffe sind für die heutige Gesellschaft besonders wichtig. Würde es
keine Rohstoffe geben, könnten wir keine Produkte herstellen, Heime beheizen,
Elektrizität verwenden oder uns mit Fortbewegungsmitteln bewegen.
All das ist nur möglich, wenn wir Rohstoffe importieren können.
Zu den wichtigsten Rohstoffen zählen die Metalle.
Kupfer, Eisen, Zink, Aluminium und Gold sind einige der am häufigsten
benötigten Rohstoffe.
Das Problem an Rohstoffen ist, dass sie nicht wie Wind, Luft oder Bäume
unbegrenzt und leicht verfügbar sind. Man muss regelrecht die Vegetation
zerstören, nur um Metall oder fossile Brennstoffe abbauen zu können.
Am Beispiel des problematischen Rohstoffabbau des Goldes soll das hier
erläutert werden:
Gold ist wegen seines metallischem Glanz als Schmuck und Wertanlage,
sowie wegen seiner optimalen Korroionsbeständigkeit hochbegehrt.
Es kommt hauptsächlich in gediegener Form vor, ist aber meist in Gesteinen
fein verteilt. Es wird entweder individuell (einzelne Golschürfer) oder
industriell durch große multinationale Konzerne abgebaut.
Individueller Abbau:
Man zerkleinert die Gesteine (Erze) zu Staubkörnern und vermischt diese mit
Wasser und Quecksilber zu einem Schlamm. Ein großer Teil des Goldes bildet
mit Quecksilber ein Amalgam, dass leicht abgetrennt werden kann.
Anschließend wird das Amalgam erhitzt, so das Quecksilber verdampft wird.
Quecksilber ist ein hochgiftiges Schwermetall, das durch die Goldgewinnung
in die Flüsse und in unsere Atmosphäre gelangt.
Da das Verfahren mit Quecksilber einfach und preiswert ist, wird Gold
individuell immer noch so abgebaut.
Industrieller Abbau:
Dabei wird Cyanid-Lauge verwendet. Diese Lauge wird über das Erz geschüttet,
sodass Gold durch die Lauge gelöst wird.
Durch anschließende chemische Reduktion wird daraus wieder das reine Gold
gewonnen.
Auch hier werden giftige Chemikalien verwendet, aber diese werden beim
Abbau wiederverwendet. Außerdem baut sich die Cyanid-Lauge schneller ab
als Quecksilber.
Das industrielle Verfahren dominiert heute die Goldgewinnung.
Um die Zerstörungen der Natur, die durch den Rohstoffabbau entstehen
veranschaulichen zu könnnen wird der Begriff "ökologischer Rucksack" verwendet:
Der „Ökologischen Rucksack“ ist das Gewicht des Abraums beim Abbau,
das Gewicht der Rohstoffe der Energieerzeugung für die Energie des
Transports und das Gewicht der Abfälle bei der Herstellung des jeweiligen
Produktes, abzüglich des Gewichts des Produkts.
So hat eine Jeans einen ökologischen Rucksack von ca. 30kg und ein Laptop
von ca. 300kg.
Die Kosten für die Naturzerstörung werden so gut wie nie in die
Produktpreise eingerechnet. Die muss später die Gesellschaft tragen.